DE2133019A1

DE2133019A1 - Verfahren und vorrichtung zum kaltstrahlmahlen

Info

Publication number: DE2133019A1
Application number: DE19712133019
Authority: DE
Inventors: Jakob Oberpriller; Josef Dr-Ing Weishaupt
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1973-01-18
Also published as: BE778217A; FR2145136A5; JPS5610099B1; GB1324219A; CH542656A; IT956909B

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

14) H 71/054

WUAp

2. -'Uli 1971

Verfahren und Vorrichtung zum Kaltstrahlmahlen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strahlmahlen von körnigem Gut unter Verwendung eines Treibgasstromes, welcher vor der Strahlmühle verdichtet, beim Eintritt in die Strahlmühle entspannt und hinter der Strahlmühle vom Mahlgut getrennt wird. ™

Zur Pein- und Feinetzerkleinerung von körnigem Gut werden Strahlmahlanlagen mit Strahlmühlen verwendet, welche keine rotierenden Mahlorgane aufweisen und mit einem Treibgasstrom arbeiten.

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Es ist ein Verfahren zum Strahlmahlen mit einer Gegenstrahlmühle bekanntgeworden, bei dem der Treibgasstrom verdichtet in Stahlflaschen angeliefert wird. Bei diesem Verfahren tritt der Treibgasstrom über zwei gegeneinander gerichtete Venturidüsen in den Mahlraum der Gegeristrahlmühle ein. Dabei werden die Mahlgutteilchen von dem hinter der einen Venturidüse entspannten Teiltreibgasstrom erfaßt und mit hoher Geschwindigkeit in den Mahlraum getragen, wo sie auf entgegenkommende Mahlgutteilchen, die von dem an der anderen Venturidüse entspannten zweiten Teiltreibgasstrom getragen werden, treffen. Die Strahlmahlung der Mahlgutteilchen erfolgt im wesentlichen an der Peripherie des Mahlraumes, zu welcher die zu zerkleindernden Mahlgutteilchen aufgrund der auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte geschleudert werden. Die bereits zerkleinerten Mahlgutteilchen hingegen, welche bereits den gewünschten Peinheitsgrad aufweisen, verharren aufgrund ihres geringen Gewichtes im Zentrum des Mahlraumes und werden von dort aus, nach der somit erfolgten Sichtung von dem entspannten Treibgasstrom aus der Gegenstrahlmühle heraus zu einem Abscheider geführt, in dem die Mahlgutteilchen vom Treibgasstrom getrennt werden. Eine überhitzung der Mahlgutteilchen im Mahlraum durch die entstehende Mahlwärme wird bei einigen Stoffarten und nicht zu hohen Materialdurchsätzen durch die Entspannung des Treibgasstromes in dem Mahlraum vermieden.

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IS in derartiges Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß bei einigen Stoffarten der Energieaufwand zu groß ist und andere Stoffarten, b.B. Kunststoffe, wegen ihrer großen Materialzähigkeit nicht zufriedenstellend in einer Strahlmahlanlage gemahlen werden kb'nnen.

Der !Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem körnige Stoffe wirtschaftlich strahlgemahlen ■ ^j werden können, vor allem auch solche Stoffe, die wegen einem zu großen Energieaufwand und zu großer Zähigkeit bislang nicht wirtschaftlich oder überhaupt nicht in Strahlmahlanlagen auf feinste Korngrößen gemahlen werden konnten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Treibgasstrom vor seinem Eintritt in die Strahlmühle gekühlt wird.

Durch die erfindungsgemäße Kühlung des verdichteten Treitagas- ι stromes vor seinem Eintritt in die Strahlmühle ist es möglich, nunmehr den Treibgasstrom und damit das Mahlgut auf tiefe und tiefste Temperaturen zu kühlen und zähe Stoffe zu verspröden, wodurch ein wirtschaftlich arbeitendes Kaltstrahlmahlverfahren mit großen Materialdurchsätzen für die in Frage kommenden Stoffe geschaffen ist.

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Sin besonders wirtschaftlich arbeitendes Kaltstrahlrrahlverfahren besteht .darin, dai3 der verdichtete Treibgasstrom vor seinem Eintritt In die Strahlmühle mindestens zum Teil durch Wärmetausch mit dem entspannten kalten Treibgasstrom, gekühlt wird. Die in dem entspannten Treibgasstrom verbleibende Kälte ist natürlich umso größer, je weniger Wärme beim Strahlmahlen entsteht.

Eine besonders große zur Verfügung stehende Kälte wird beim erfindungsgemäßen Verfahren durch ein Kühlen der Stoffe auf tiefe und beim Verspröden auf tiefste Temperaturen erreicht, weil die Zähigkeit der Stoffteilchen wesentlich herabgesetzt wird und wesentlich weniger Wärme im Mahlraum durch ein wesentliches Herabsetzen der Umwandlung von zugeführter Energie in Verformungsenergie entsteht. Dabei wird wesentlich weniger Wärme von dem entspannten, kalten Treibgasstrom beim Mahlvorgang im Mahlraum aufgenommen und aus diesem abgeführt, so daß eine maximale Kälte in dem entspannten Treibgasstrom nach dem Mahlvorgang.erhalten bleibt und eine maximale Temperaturdifferenz beim Wärmetausch zwischen dem entspannten kalten und dem verdichteten warmen ,Treibgasstrom erzielt wird«

Ein besonderer Vorteil des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, daß bei richtiger Abstimmung der in der Anlage eingesetzten Treibgasmenge sowie deren Verdichtung und Entspannung

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aufeinander die zum Kühlen bzw. Verspröden des zu mahlenden Gutes erforderliche Kälteenergie im wesentlichen durch die in dem entspannten Treibgasstrom nach dem Mahlvorgang anfallende und noch in diesem vorhandene nutzbar gemachte Kälte aufgebracht wird.

Mit Vorteil wird zur Deckung eines Spitzenbedarfes an Kälte dem Treibgasstrom zusätzlich zu der anlageneigenen Kälte noch Fremdkälte zugeführt. Diese Fremdkälte kann entweder durch eine Kälteanlage oder direkt durch ein Einsprühen von Flüssiggas oder indirekt durch einen Wärmetausch mit einem Flüssiggas dem Treibgasstrom zugeführt werden. Dabei wird die Fremdkälte dosiert dem Treibgasstrom zugeführt, so daß dessen Temperatur über einen großen Temperaturbereich hinweg, der tiefe und tiefste Temperaturen umfaßt, auf eine Temperatur eingestellt und konstant für die Dauer des MahlVorganges auf dieser Temperatur gehalten werden kann.

Mit besonderem Vorteil sind die Verdlchtungs-, die Wärmetausoh- und die Strahlmahlstufe in einem Kreis angeordnet, in welchem der Treibgasstrom zirkuliert. Dadurch ist eine besonders wirtschaftliche Verfahrensweise sichergestellt, bei der der Energie- und Gasverbrauch reduziert und darüber hinaus die Kühl- und Mahlabläufe besonders vorteilhaft geregelt werden können»

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Vorteilhafterweise wird bei dem Verfahren ein Teil des kalten Treibgasstromes abgezweigt und mit dem zu zahlenden Gut vor der Mahlzone in Kontakt gebracht, wobei das Mahlgut, vorzugsweise im Gegenstrom, in der Mahlgutaufgabeeinrichtung gekühlt bzw. versprödet wird. Anschließend wird dieser Teiltreibgasstrom- entweder in die Atmosphäre entlassen oder zum ■Treibgasstrom zurückgeführt.

Mit besonderem Vorteil wird der verdichtete, wärme Treibgasstrom in mehreren Stufen gekühlt, z.B. zuerst in der Wärmetauschstufe durch den entspannten kalten Treibgasstrom auf eine tiefe Temperatur und dann durch die Fremdkälte auf eine noch tiefere Temperatur bzw. auf eine Temperatur im Tiefsttamperaturbereich. Durch diese erfiniungsgemäße abgestufte Kühlung des verdichteten, warmen Treltogasstromes ist es möglich, den Energie- und Kältehaushalt in einer KaItstrahlrnahlanlage besonders vorteilhaft zu steuern und das Mahlgut wirtschaftlich zu kühlen bzw. zu verspröden. ■

Mit Vorteil erfolgt nach dem MahlVorgang eine Abscheidung des Mahlgutes vom Treibgasstrom, bei der eine selektive Gutsabscheidung vorgenommen werden kann, Vielehe eine Unterteilung nach Korngrößen ermöglicht.

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Lin weiterer Vorteil des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, daß eine Adsorption vorgesehen ist, durch welche bein; ilahlvorgarig freigewordene Wasser- und/oder Lösungsmitteldampf e aus dem entspannten Treibgasstrom entfernt werden.

Eine Kaltstrahlmahlanlage zur Durchführung des erfindungsgernäs sen Verfahrens weist einen ölgeschmierten oder, bei einem Mahlgut, das nicht mit öl in Berührung kommen darf, einen . ^f trockenlaufenden Verdichter zum Verdichten des Treibgasstrornes auf. Anstelle eines Verdichters können Stahlflaschen oder andere Gasbehälter an die Kaltstrahlmahlanlage angeschlossen werden, die ein bereits verdichtetes Treibgas enthalten.

Das verdichtete Treibgas wird durch Leitungsteile zu einem Wärmetauscher, vorzugsweise einem gewickelten Kreuzgegenströmer, geführt, in welchem das verdichtete und warme Treib- j gas durch den ebenfalls durch den Wärmetauscher geführten kalten, im Mahlraum entspannten Treibgasstrom gekühlt wird.

Das verdichtete gekühlte Treibgas wird dann durch Leitungsteile zu einer Kaltstrahlmühle geführt und tritt über eine oder mehrere Düsen in diese ein, wobei das Treibgas entspannt wird. An der Kaltstrahlmühle kann eine Mahlgut-Dosiereinrichtung angeordnet werden, welche dem eingedüsten

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BAD ORtQfNAL

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Treibgasstrorn ein Mahlgut von einem Mahlgutaufgabeschacht dosiert zuführt. Der eingedüste Treibgasstrom bewegt dann das Mahlgut durch einen Mahlraum, wobei dieses gemahlen wird.

Von der Kaltstrahlmühle aus werden der entspannte kalte Treibgasstrom und das auf einen bestimmten Peinheitsgrad bzw. Kornbereich zerkleinerte Gut zu einem Abscheider geführt, in tJelcheiTi das gemahlene Gut vom Treibgas getrennt wird. Der Abscheider und der Wärmetauscher sind durch weitere Leitungsteile miteinander verbunden, so daß der entspannte kalte Treibgasstrom zu dem Wärmetauscher zurückgeführt werden kann, in welchem ei* Wärme von dem verdichteten warmen Treibgasstrom abführt.

Der Wärmetauscher kann durch Leitungsteile mit dem Verdichter verbunden sein, so daß das entspannte Treibgas zum Verdichter zurückgeführt und im Kreis durch die Kaltstrahlmahlanlage geführt werden kann.

Eine Premdkältezufuhreinrichtung kann, vorzugsweise zwischen dem Abscheider und dem Wärmetauscher, in die Treibgasetromleitung geschaltet sein. Dabei wird zumindest ein Teil des durch die Anlage strömenden Treibgases durch diese Einrichtung geführt und-dabei gekühlt.

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Um einen besonders hohen Wirkungsgrad der Apparatur sicherzustellen und den zum Betreiben der Xaltmahlanlage erforderlichen Energieaufwand weiter zu reduzieren sowie eine möglichst wirtschaftliche Raumausnutzung zu erzielen, sind der Wärmetauscher, der Mahlgutaufgabe- bzw. Kühlsahacht, die KaItstrahlmühle und der Abscheider derart konstruiert, daß diese eine kompakte Einheit bilden, welche von einer Wärmeisolierung umgeben ist. (

In dieser kompakten Konstruktion ist über dem Mahlraum dor KaltstrahlmUhle ein Mahlgutaufgabeschacht, um eLnen Teil dessen ein Wärmetauscher und um den Wärmetauscher herum eine Isolierung angeordnet. Außerdem ist um den Mahlgutachacht ein Abscheider angeordnet, der wohl den von der Kaltstrahlmühle kommenden Treibgasstrom zum Wärmetauscher passieren läßt, jodoch nicht das mit diesem strömende zerkleinerte Gut, welches Über eLna Leitung unterhalb der Kaltstrahlmühle in einem Trichter ge- A sammelt und durch eine weitere Leitung abgeführt wird.

Bei dieser Konstruktion kann der Mahlgutaufgabeschacht von dem Kernrohr de3 Wärmetauschers gebildet werden,

Weitere Einzelheiten dar* Erfindung werden anhand der tn den Zeichnungen sohematisoh dargestellten AusfUhrungnbolsplelo

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ähjr beschrisban. .lit gloiolion Dasugssäicüiv \ b^sichnot j · ails sind gleiche Teile.

?ig. 1 «Ina Kaltatrahlinahlanlage mit im lCrois goführtsn

Pig. 2 eine Kompaktbauweise das größten Teiles der Kaltstrahlmahlanlage.

In der Flg. 1 ist eine Ausfuhrungsform einer ©rfindungsgemäßen Kaltstrahlmahlanlage 1 gezeigt, in der ein Verdichter ί angeordnet ist, welcher den Treibgasstrom auf einen Betriebsdruck von z.B. 8 abti komprimiert. Über eine durch die ganse Kaltstrahlmahlanlage 1.1m.Kreis geführte Leitung 3 für den Treibgasstrom wird der verdichtete warme Treibgasstrom au einem WasserkUhler 4 zur Abführung der Verdichtungswärme geführt. Der ao verdichtete Treibgasstrom viird dann zu einem WMrmotauscher 5 geführt, in welchem der verdichtete Treibgasstrom von dem In eLnem Mahlachacht (nicht gezeigt) einer KaltstrahlmUhle 6 entspannten und dadurch kalten Treibgasstrom gekühlt wird.. Dar derart, gekühlte verdichtete Treibgasstrom v?ird dann über die Leitung 5 zu einar oder mehrere Düsen (nicht gezeigt;) der KaLtstrahlmühle 6 geführt und tritt mit

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^{?v ;} BAD ORIGINAL

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erhöhter Geschwindigkeit in diese ein. Das in einem Mahlgutaufgabö- bzw. Kühl schacht 7 gelagerte Mahlgut rutscht in diOüOi.i zu einer Dosierschnecke 8, welche das Mahlgut dosiert zu dem in 3ie Kaltstrahlmühle 6 eingedtisten entspannten leal ten Treibgas strom fördert, der die Mahlgutteilchen mit einer Fallgeschwindigkeit durch den Mahlraum der Kaltstrahlmühle S bewegt, wobei diese zerkleinert und abgerundet werden. Die Mahlgutteilohen, die bereits auf den gewünschten Feinheits- M grad zerkleinert sind, werden durch eine Öffnung 9 der Kaltstrahlmühle 6 aus dieser heraus und über eine Leitung 3 zu einem Mahlgut/Treibgasabscheider 10 geführt, in welchem die Mahlgutteilchen vom entspannten, kalten Treibgas;strom getrennt und in einer Mahlgutsarameleinrichtung (nicht gezeigt) · gesammelt werden. Der entspannte, kalte Treibgasstrom wird dann weiter durch die Leitung 3 und durch eine Adsorptionseinrichtung 15 zurück zum Wärmetauscher 5 geführt. In diesen Leitungsteil 3, zwischen der Adsorptionseinrichtung 15 und dem Wärmetauscher 5, ist eimFremdkältezufuhreinrichtung 11 ™

geschaltet. Ein Teil des Treibgasstromes wird durch eine Leitung 12 der Premdkältezufuhreinrichtung 11 geführt, welche durch ein FlÜesiggasbad 13 führt. Dabei wird dem durch die Fremdkältezufuhreinrlchtung 11 geführten Teiltreibgasstrom zeitweise oder kontinuierlich Fremdkälte im Flüssiggasbad 13 zugeführt. Von der Fremdkältezufuhreinrichtung 11 zweigt eine

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Teilleitung 14 ab, die einen Teil des durch die Fremdkältezufuhreinriohtung 11 strömenden Treibgases zum ilahlgutaufgabe- bzw« Kühlschacrht 7 führt.. Dieser kalte Teiltreibgasstrom strömt dann durch den Mahlgutaufgabe- bsw. Kühlschaeht 7, wobei das Mahlgut gekühlt bzw. versprödet wird, und wird anschließend in die Atmosphäre entlassen. Nachdem dem entspannten, kalten Treibgasstrom noch zusätzlich Premdkälte zweitweise oder kontinuierlich zugeführt wurde, strömt dieser durch den Wärmetauscher 5 und kühlt dabei den im Gegenstrom geführten verdichteten, warmen ggfs. vorgekühlten Treibgasstrom. Dieser so erwärmte entspannte Treibgasstrom wird dann durch die Leitung 3 wieder zum Verdichter 2 zurückgeführt, womit ein Rundgang des Treibgasstromes ausgeführt ist und dieser erneut verdichtet wird.

Die Fig. 2 zeigt eine Konstruktion, bei der eine Kaltstrahlmühle 16, ein Mahlgutaufgabe- bzw. Kühisohacht 17, ein Wärmetauscher l8 und ein Abscheider 19 innerhalb einer Isolierung 20 in kompakter Bauweise angeordnet sind. Oberhalb der Kaltstrahlmühle 16 befindet sich der Mahlgutaufgabe- baw. Kühisohacht 17* weloher von dem Kernrohr des Wärmetauschers gebildet und um den Mahlgutaufgabe- bzw. Kühlschacht 17 angeordnet ist. Unterhalb des Kernrohres des Wärmetauschers

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und um den Mahlgutaufgabe- bzw. KUhlsohaoht 17 herum ist ein Mahlgut/Treibgasabscheider 19 angeordnet, welcher einen Raum 21 umschließt. Durch die Kaltstrahlrnühle 16 führen Leitungen (nicht gezeigt), welche den Raum 21 oberhalb der Kaltstrahlmühle 16 mit einem Sammelraum 22 unterhalb der Kaltstrahlmühle 16 verbinden. Die vom Verdichter 2 (Fig. 1) kommende Leitung 3 führt verdichtetes, warmes Treib-

gas durch den Wärmetauscher 18, in welchem dieses vom ^

entspannten, kalten und ggfs. von einem in einer Leitung 23 zusätzlich gekühltem Treibgasstrom gekühlt wird. Der so gekühlte, verdichtete Treibgasstrom wird dann über Leitungen 2h zur Kaltstrahlmühle 16 geführt, in die er über Düsen (nicht gezeigt) eintritt und unter Mitnahme von Mahlgutteilchen im Mahlraum (nicht gezeigt) der Kaltstrahlmühle Io entspannt und die Mahlgutteilchen zerkleinert werden. Nach dem Durchgang durch den Mahlraum tritt der entspannte kalte Treibg*3strom mit den zerkleinerten ilahlgutteilchen an der ■

Öffnung 25 der Kaltstrahlmühle 16 aus und wird durch Leitungen 2β zu dem Raum 21 geführt, welcher nach auilen von dem Abscheider 19 umgeben ist. Dieser Abscheider 19 ist derart ausgebildet, daß dieser wohl den entspannten, kalten Treibgasstrom, aber nicht die zerkleinerten Mahlgutteilchen zum inneren Hirroetauschar hin passieren läßt, wodurch die Mahl-

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LINOEAKTIENGESELLSCHAFT

Cutteilchen an dew Abscheider 19 herunterfallen und unterhalb der Kaltstrahlrnühle 1δ gesammelt x/erden. Durch ein« Teilleitung 27 wird ein Teil des entspannten, kalten Treibgasstromes von dem Raum 21 sum Mahlgutaufgabe- bzw. PCHhI--schacht 17 geführt. Dieser kalte, entspannte Treibgasstrom durchströmt den Mahlgutaufgabe- bzw. Kühlschacht 17 und kühlt bzw. versprödet dabei das Mahlgut und wird anschließend entweder in die Atmosphäre entlassen oder zum Treibgasstromkreis zurückgeführt.

1 2 Patentansprüche

2 Blatt Zeichnungen

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Claims

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

^{(H 6U)} H 71/054

VJU/Kp
2. Juli 1971

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Strahlmahlen von körnigem Gut unter . (J Verwendung eines Treibgasstromes, welcher vor der Strahlmühle verdichtet, beim Eintritt in die Strahlmühle entspannt und hinter der Strahlmühle vom Mahlgut getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibgasstrom vor seinem Eintritt in die Strahlmühle gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kühlung des verdichteten Treibgasstromes mindestens a teilweise durch Wärmetausch mit dem entspannten Treibgasstrom nach dessen Trennung vom Mahlgut durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem entspannten Treibgasstrom Fremdkälte zugeführt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem verdichteten Treibgasstrom Fremdkälte zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibgasstrom über einen Verdichter im Kreis geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des verdichteten gekühlten Treibgasstromes durch das Mahlgut vor dessen Eintritt in die Strahlmühle geführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß während dem Mahlvorgang freigesetzte Wasser- und/oder Lösungsmitteldämpfe aus dem Treibgasstrom nach dessen Trennung vom Mahlgut, vorzugsweise durch Adsorption, entfernt werden.

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8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Strahlmühle, einem davor angeordneten Verdichter mit VJa ss er kühlung und einem danach angeordneten Abscheider für das gemahlene Gut, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckseite des Verdichters (2) und der Treibgaseintrittsaeite an der Strahlmühle (6,16) ein Wärmetauscher (5*18) angeordnet ist, dessen erster Strömungsraum eingangs- % seitig mit dem Verdichter (2) und ausgangsseitlg mit der Strahlmühle (6,1β) und dessen zweiter Strömungsraum eingangsseitig mit dem Abscheider (10,19) un-3 ausgangsseitig mit der Atmosphäre, vorzugsweise mit dem Verdichter (2), verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß eine Premdkältesufuhrainx'ichtung (11) in 3ie Treibgasstromleitung O)f vorzugsweise zwischen dem Abscheider jj (10,19) und dem Wärmetauscher (5*18), geschaltet ist.
lO.Vorriohtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (18), ein Mahlgutaufgabe- bzw. Kühl« eohaoht (17)* eine Strahlmühle (16) und ein Gutabscheider (19) eine kompakte bauliche Einheit bilden, welche von einer Isolierung (20) umgeben ist.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ί-Iahlgutaufgabe- bzw. Kühlschaoht (17) von dem Gutabsoheider (19) und dem Wärmetauscher (l8) umgeben ist.
12. .Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,, daß der Mahlgutaufgabe- bzw. Kühlachacht (7*17) von dem Kernrohr des Wärmetauschers (5,18) gebildet ist.

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