DE2223769A1 - Kaelteanlage bzw. Vorrichtung zur Zerkleinerung von verhaeltnismaessig nichtsproedem Material - Google Patents

Kaelteanlage bzw. Vorrichtung zur Zerkleinerung von verhaeltnismaessig nichtsproedem Material

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DE2223769A1
DE2223769A1 DE19722223769 DE2223769A DE2223769A1 DE 2223769 A1 DE2223769 A1 DE 2223769A1 DE 19722223769 DE19722223769 DE 19722223769 DE 2223769 A DE2223769 A DE 2223769A DE 2223769 A1 DE2223769 A1 DE 2223769A1
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Description

PATENTANWÄLTE 2 2 2 O / D α
dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. G. Dan ν en berg DR.V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL
6 FRANKFURTAM MAIN GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39
15. Kai 1972
PW/Si Case 335
Air Products and Chemicals, Inc. Five Executive Mall, Swedesford Road, Wayne, Pennsylvania 19087, U.S.A.
Kälteanlage bzw. Vorrichtung zur Zerkleinerung von verhältnismässig nicht-sprödem Material.
Die Erfindung bezieht sich auf Mahlung, Pulverisierung oder Grössenverringerung, zusammenfassend als Zerkleinerung bezeichnet. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf die Zerkleinerung von verhältnismässig weichem oder elastischem Material, das nur schwierig oder gar nicht in Mühlen mit hoher Geschwindigkeit zerkleinert werden kann, wie z.B. Polymere und gummiartige Stoffe, einschliesslich Polypropylen, Polyäthylen, Polyvinylchloride, Polyisobutylene und andere natürliche oder synthetische Gummiarten, Gewürze, Farbstoffe und Farbkonzentrate, nachstehend zusammenfassend als verhältnismässig nicht-spröde, nicht-brüchige Materialien bezeichnet.
Hinsichtlich solcher verhältnismässig nicht-spröder Materialien wurde seit langem erkannt, dass verschiedene Kühlmittel dazu dienen können, das Material weit unter seine Temperatur. des Brüchigwerdens zu kühlen und dadurch das Material bei niederen Temperaturen zu zerkleinern. Bekannte Anlagen haben
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sich jedoch thermisch und vom wirtschaftlichen Standpunkt aus als unzureichend erwiesen, insofern das Material tief bis weit' unter seine Temperatur des Brüchigwerdens unterkühlt wurde, um der grossen Reibungswärme entgegenzuwirken, die in einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Mühle erzeugt wird. Die Verweilzeit des Materials bei der Verarbeitung in der Mühle ist jedoch so kurz, dass das Material sehr tief unterkühlt werden muss, d.h. 50 - 1000C oder mehr unter die Temperatur des Brüchigwerdens, um die Mühle in genügend kaltem Zustand zu halten. Das tief unterkühlte Material gibt so nur einen kleinen Bruchteil seiner Kühlleistung an die Mühle ab und tritt mit übermässig niedrigen Temperaturen aus, was bei dem teuren Kühlmittel in hohem Grade unwirtschaftlich ist.
Es wurde auch versucht, das Kühlmittel direkt in die Mühle einzuführen. Durch die kurze Verweilzeit des Materials in der Mühle wird jedoch nur eine vollkommen unzureichende Kühlung des Materials erreicht, was ebenfalls eine Verschwendung des teuren Kühlmittels bedeutet. Optimale Geschwindigkeiten der Zerkleinerung können also nur erreicht werden, wenn das Material genügend Zeit zur Berührung mit dem Kühlmittel gehabt hat, wodurch es versprödet, bevor es zerkleinert wird.
Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung wird die Kühlmittelmenge dadurch wesentlich verringert, dass eine sorgfältig geregelte Kühlung des Materials bis zu oder etwas unter seine Temperatur des Brüchigwerdens in einer Kühlzone bewirkt wird und getrennt von diesem Kühlvorgang eine geregelte Menge von Hilfskühlmittel in die Mühle eingeführt wird, wodurch eine direkte Kühlung der Mühle bewirkt wird und deren innere Teile auf einer optimalen Arbeitstemperatur gehalten werden. In der
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bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt die Kühlzone einen Bereich für die Einspritzung des Kühlmittels und eine anschliessendo Ausgleichsζone, wodurch der Temperaturgradient zwischen der Oberfläche und dem Kernbereich der Teilchen wesentlich verringert wird, bevor sie der Mühle zugeführt werden.
Nachstehend wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, die eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform der Cryogen-Zerkleinerungs-Anlage ist und einige Zubehörteile im Querschnitt zeigt.
Eine herkömmliche Misch- und Fördervorrichtung 10 besitzt eine rotierende Welle 12, eine Schnecke 14 und eine Vielzahl von Iliüchflügein 15, die das Mischen und Fördern des Teilchenmaterials 16 von dem an der linken Seite gelegenen, an einen Einlasstrichter 18 anschliessenden Einlassende zum dem rechts gelegenen Auslassende führt, an das sich" ein Auslassrohr 20 anschliesst. Selbstverständlich können auch andere Ausführungsformen der herkömmlichen Misch- und Fördervorrichtungen benutzt werden, wie z.B. einfache oder mit Löchern versehene Förderschnecken oder Schüttelfördervorrichtungen, sofern diese so ausgerüstet sind, dass sie die Teilchen bewegen und sie durch eine längliche, geschlossene Kammer befördern, wie sie durch das Gehäuse 24 gebildet wird, das einen kreisförmigen oder U-förmigen Querschnitt haben kann. Das Gehäuse 24 ist vorzugsweise mit einer thermischen Isolierung 26, z.B. Schwammgummi, geschäumtem'Polyurethan oder anderem bekannten Isoliermaterial umgeben, um so unwirtschaftliche Wärmeableitung und den daraus folgenden Verlust von Kühl- bzw. Gefriermittel zu verringern.
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Die Misch- und Fördervorrichtung kann eine waagrechte oder geneigte Lage haben, und die Länge kann im Bereich'.von 1,5 bis ' 3 m liegen. Die Welle 12 wird vorzugsweise durch einen Motor 28 mit verhältnismässig kleiner und veränderlicher Drehzahl getrieben, und zwar über ein erstes Untersetzungsgetriebe 30, eine Riemenscheibe 32, z.B. Stufenscheibe für veränderliche Geschwindigkeiten, Riemen-34, eine entsprechende Riemenscheibe 36 und ein zweitesUntersetzungsgetriebe 37. Die Drehzahl der Misch- und Fördervorrichtung 10 kann stark variiert werden und bewegt sich vorzugsweise im Bereich von 5-10 Upm, was bei einer Misch- und Fördervorrichtung mit der oben genannten Länge von 1,5 bis 3 m eine Verweilzeit der Teilchen in der Misch- und Fördervorrichtung 10 zwischen 1 bis 10 Minuten bedeutet.
Zur Kühlung des verhältnismässig nicht-spröden Materials 16 bis zu einer Temperatur, die der gleich ist oder etwas unter der Temperatur liegt, die zum Brüchigwerden nötig ist, wird ein verflüssigtes Cryogen-Kühlmittel "in einem herkömmlichen Cryogen-Lagerbehälter 33 gelagert. Die Bezeichnung "Cryogen-Kühlmittel" ("cryogenic refrigerant"), die in der vorliegenden Beschreibimg und den Ansprüchen verwendet wird, soll ein Kühlmedium bezeichnen, das einen normalen Siedepunkt von unter -740C besitzt, wie z.B.. verflüssigtes Kohlendioxid, flüssige
und verflüssigte Edelgase wie Helium und Argon. Aus thermodynamischen Gründen, Sicherheitsgründen und wirtschaftlichen Gründen wird jedoch verflüssigter Stickstoff mit einem normalen Siedepunkt von -1950C als idealstes Cryogen-Kühlmittel bevorzugt.
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Das verflüssigte Cryogen-Kühlmittel, wie z.B. flüssiger Stickstoff wird durch isolierte Zuleitungen 40, 42 und 44 zur Sprühvorrichtung 46 geleitet. Die Einsprühvorrichtung 46 kann ein langgestrecktes Rohr mit Auslassöffnungen 48, die über seine Länge verteilt sind, besitzen, durch welche das flüssige Cryogen-Kühlmittel in die Misch- und Fördervorrichtung eingespritzt wird. V/ahlweise können gesonderte Einspritzdüsen in Abständen entlang der Misch- und Fördervorrichtung angebracht sein, um die Cryogenflüssigkeit an das Material 16 heranzubringen. Es wurde festgestellt, dass in jedem Fall für den optimalen Wirkungsgrad das eine Ende des Einspritzsystems für die Flüssigkeit unmittelbar dem Einlass für das zu zerkleinernde Material benachbart angebracht sein sollte und die Stellen, "an denen die Flüssigkeit eingespritzt wird, sollten öich zum Auslass hin über die Hälfte bis vier Fünftel der Länge der Misch- und Fördervorrichtung erstrecken. Vorzugsweise soll also der Bereich der Cryogen-Flüssigkeits-Einspritzung der Misch- und Fördervorrichtung vor dem Auslassende,der Mischund Fördervorrichtung enden, damit ein Bereich geschaffen wird, in dem das Teilchenmaterial nur mit den kalten Kühlmitteldämpfen in Berührung kommt, die sich bei der Verdampfung des flüssigen Kältemittels bilden, und das Teilchenmaterial sollte eine ausreichende Verweilzeit in der Dampfzone haben, um den Temperaturgradient zwischen der Oberfläche und dem Kern der Teilchen wenigstens teilweise auszugleichen. Die bevorzugte Ausführung der Mist ;- und Fördervorrichtung besitzt daher einen Bereich für die Einspritzung von flüssigem Kältemittel und eine Ausgleichszone, so dass die gesarate Menge der Teilchen bis zu der Temperatur oder etwas darunter gekühlt wird, bei der sie spröde werden.
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Das Auslassende der Misch- und Fördervorrichtung 10 besitzt, wie bereits erwähnt, ein Auslassrohr 20, durch das das spröde. Teilchenmaterial in eine Schlagmühle 50 abgefördert v/ird, die als herkömmliche, mit hoher Geschwindigkeit rotierende Hammermühle dargestellt ist. Selbstverständlich können andere Arten von bekannten Zerkleinerungsmühlen benutzt v/erden, wie z.B. andere Arten von umlaufenden Schlagmühlen, Stift- oder Kugelmühlen, je nach Art des Teilchenmaterials und der endgültigen gewünschten Grössenverringerung. Auf jeden Fall besitzen die Füllöffnungen solcher Mühlen gewöhnlich entweder einen geneigten Füllschacht oder eine Fördervorrichtung, die an das Auslassrohr 20 der Misch- und Fördervorrichtung entweder direkt oder durch ein wahlweises Zwischenrohr 22 angeschlossen ist.
In der erfindimgsgemässen Ausführung enthält der Einlasskanal zur Mühle eine verhältnismässig kurze Fördervorrichtung 52, die in einem Gehäuse oder Kanal 54 ausgebildet ist und eine Förderschnecke 56 besitzt, die durch einen Motor 58 über ein Untersetzungsgetriebe 60, die veränderliche Riemenscheibe 62, einen Riemen 64 und eine Riemenscheibe 66 angetrieben wird. Die Misch- und Fördervorrichtung 10 ist verhältnismässig lang und rotiert mit geringer Drehzahl, um eine verhältnismässig lange Verweilzeit zur Kühlung und zum Sprödemachen des Teilchenmaterials zu schaffen, während die Fördervorrichtung 52 verhältnismässig kurz ist, z.B. 5 bis 25 cm lang, und die Förderschnecke 56 bei verhältnismässig hoher Geschwindigkeit angetrieben wird, etwa mit 50 bis 100 Upm. Daraus ergibt sich, dass die Verweilzeit des Teilchenmaterials in den Auslasskanälen 20, 22 und in der Fördervorrichtung 52 sehr kurz ist, z.B. 1 bis 10 Sekunden beträgt, und das Volumen, das in der Fördervorrichtung %, mit Teilchenmaterial beschickt ist,
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kleiner ist als die Hälfte ihres gesamten Volumens. Die Auslasskanäle 20, 22 und die mit hoher Drehzahl "betriebene, teilweise gefüllte Fördervorrichtung 52 bilden einen im wesentlichen offenen Durchgang für die Zuleitung des zusätzlichen Cryogen-Kühlmittels direkt in die Mühle, wie nachstehend im einzelnen beschrieben ist.
Wenn eine vorhandene Mühle eine solche Fördervorrichtung oder einen geneigten Füllschacht besitzt, wird die bevorzugte Art der zusätzlichen Kühlmitteleinspritzung durch eine zusätzliche Zuleitung 68 bewirkt, deren Auslassende vorzugsweise mit einer Spritzdüse 70 versehen ist, die innerhalb der Fördervorrichtung oder des Füllschachts angebracht ist. Besitzt die Mühle jedoch keine Fördervorrichtung oder keinen Füll-■ schacht, so kann die zusätzliche Kühlmittelzuleitung 68 innerhalb der Auslasskanäle 20 oder 22 enden, oder sie kann innerhalb der Mühle selbst enden; die genannten beiden Lagen der Leitung wurden in strichpunktierten Linien dargestellt. Die Stelle der zusätzlichen Kühlmitteleinspritzung kann daher irgendwo an einer stromabwärts von der Misch- und Fördervorrichtung 10 gelegenen Stelle liegen, an der das zusätzliche Kühlmittel nicht genügend Zeit'zur Berührung mit dem Teilchenmaterial hat, um das Teilchenmaterial beträchtlich . zu unterkühlen, sondern das flüssige Kühlmittel vielmehr direkt in die Mühle gelangt und direkt die inneren Bestandteile der Mühle beaufschlagt. Die Mühle wird in dieser Weise durch das zusätzliche flüssige Kühlmittel direkt gekühlt, und die Wärme, die in der Mühle entsteht, wird vernichtet bzw. ausgeglichen,
dass
ohne/das Teilchenmaterial wesentlich unter seine Temperatur des Brüchigwerdens unterkühlt wird. -
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Als Kühlmittel-Regeleinrichtung besitzt die Hauptzuleitung ein Durchflussregulierventil 72 mit Auf-Zu- oder Drosselstellungen, das ein Betätigungsglied 74 zur Steuerung der Öffnungs- und Schliessbewegungen des Ventils besitzt. Das Betätigungsglied 74 ist durch eine elektrische oder pneumatische Signalleitung 76 mit einem mit einem Anzeigegerät versehenen Regler 78 verbunden, der wiederum durch eine Signalleitung 80 mit einem Temperaturfühler 82, z.B. einem Thermoelement verbunden ist, das vorzugsweise am Mühlenauslass angebracht ist. Der Temperaturfühler 82 stellt so die Auslasstemperatur der zerkleinerten Teilchen fest, die auch ein Maß für die Temperatur im Innern der Mühle ist. Der Regler 78 betätigt das Steuerventil 72 entsprechend, so daß der Durchfluß des Kühlmittels durch die Hauptleitung 42 derart erhöht oder vermindert wird, daß die Auslaßtemperatur des zerkleinerten Materials so warm wie möglich gehalten und gleichzeitig eine optimale Größenverringerung des Materials aufrechterhalten wird. Die Auslaßtemperatur ist daher je nach Zusammensetzung des Materials und der gewünschten endgültigen Größe der Teilchen vorzugsweise bei etwa 15 C über oder unter der Temperatur des Brüchigwerdens gehaltene
Für die richtige Bemessung der Kühlmittelmenge, die der Einspritzvorrichtung 46 und der Hilfsdüse 70 zugeführt wird, besitzt die Kühlmittelzuleitung 68 ein Durchflußregulierventil 86. Ein zweiter Temperaturfühler 88 ist im Auslaßteil der Misch- und Fördervorrichtung dem Einlaß des Auslaßkanals 20 benachbart angeordnet und ist über die Signalleitung mit einem Temperaturanzeigegerät 92 verbunden» Die Temperatur des brüchig gemachten Materials, das aus der Misch- und· Fördervorrichtung austritt, kann auf diese Weise gut überwacht werden,und das Ventil 84 kann so geregelt werden, daß es
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das Material bis auf oder etwas unter die Temperatur seines Brüchigwerdens kühlt, wobei eine optimale Temperatur der inneren Bestandteile der Mühle durch Einstellung des Ventils 86 aufrechterhalten wird«
Während die Größe des Durchflußregelventils 72 so gewählt ist, daß seine größte Durchflußgeschwindigkeit (Menge pro Zeiteinheit) mehr als genügend ist, um den benötigten Durchfluß von Cryogen-Kühlmittel bei gleichmäßigem-Arbeiten zu liefern, ist eine wesentlich höhere Durchflußgeschwindigkeit* während des Anlassens erwünscht, wenn die gesamte Anlage die Raumtemperatur hat und bis zur Betriebstemperatur gekühlt werden muß. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist daher mit einer Umgehungsleitung 94 ausgerüstet und besitzt ein handbetriebenes Umgehungsventil 96, das höhere Durchflußgeschwindigkeit des Kühlmittels bei Beginn des Kühlvorgangs der Anlage erlaubt. Das Ventil 96 gestattet ferner, daß eine gleichbleibende Durchflußgeschwindigkeit in den Leitungen 44 und 68 hergestellt wird, gleichviel wie das auf die Temperatur ansprechende Ventil 72 eingestellt ist, so daß die optimalen Einstellungen- der das Kühlmittel zumessenden Ventile 84 und 86 hergestellt werden. In dieser Hinsicht haben viele Versuche gezeigt, daß zwischen ein Drittel und ein Fünftel des gesamten Cryogen.-Kühlmittels durch die Hilfsleitung 68 eingespritzt werden sollte und. daß die optimalen Leistungen für die meisten Materialien durch Einspritzung von etwa einem Viertel des gesamten Kühlmittels durch die Hilfsleitung 68 erreicht wird.
Bei einer bevorzugten Betriebsweise wird das Umgehungsventil 96 geöffnet, so daß eine höhere Durchflußgeschwindigkeit des flüssigen Cryogie,n*-Kühlmittels zur Einspritzvorrichtung 46 und zur Düse 70 herbeigeführt wird. Da die Anlage
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anfänglich warm ist, wird zunächst ein wesentlicher Teil des flüssigen Cryogen-Kühlmittels beim Kühlen der Zuleitungen, der Misch- und Fördervorrichtung 10 und der Mühle 50 verdampft,, Sobald alle Bestandteile bis zu einer vorgegebenen Temperatur gekühlt sind, wird das zu zerkleinernde Material in den Einfülltrichter 16 eingeschüttet, und die Motoren 28 und 58 werden in Betrieb gesetzt» Die Temperaturanzeigen des Reglers 78 und des Anzeigegeräts 92 werden abgelesen, und die Ventile 84 und 86 erhalten eine Anfangseinstellung, daß die Durchflußmenge des Kühlmittels pro Zeiteinheit und auf die Einspruhvorrichtung 46 und die Düse 70 bemessen aufgeteilt wird. Das Umgehungsventil 96 wird dann geschlossen, und die Temperaturanzeigen weiter überwacht, während die Anlage einen kostanten Betriebszustand erreicht. Endgültige Einstellungen der Ventile 84 und 86 werden dann vorgenommen, und zwar derart, daß die Temperatur des Materials am Auslaßende der Misch- und Fördervorrichtung die Temperatur (oder etwas niedrigere Temperatur) erreicht, bei der das Brüchigwerden des zu zerkleinernden Materials eintritt. Das Ventil 84 wird also so eingestellt, daß die durchschnittliche , ausgeglichene Temperatur des Materials im Auslaßende der, Misch- und Fördervorrichtung bei etwa 28°C unter der Temperatur des Brüchigwerdens liegt; das Ventil 86 wird so eingestellt, daß die optimale Menge von Kühlmittel zugeführt wird, die zur Vernichtung der Reibungswärme, die sich in der Mühle bildet und die inneren Bestandteile der Mühle bei oder nahe der Temperatur des Brüchigwerdens des Materials hält, erforderlich ist. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die genaue Temperatur des Materials nicht genau durch die Temperaturfühler 82 und 88 festlegbar ist, da sich immer ein Gemisch von Material und verdampftem Kühlmittel an den S--öllsn der Temperaturfühler befindet.
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Durch ihre praktische- Erfahrung "beim Betrieb der Anlage gelingt es der Bedienungsperson schnell, das Verhältnis zwischen den abgefühlten Temperaturen und den tatsächlich vorliegenden Temperaturen des Materials und der Mühle festzulegen. Es ist auch ersichtlich, daß die Temperatur des Brüchigwerdens sich bei unterschiedlicher Zusammensetzung des Materials erheblich verändert und daß die optimale Verweilzeit in der Misch- und Fördervorrichtung auch von der anfänglichen Größe und Menge des in den Fülltrichter 16 eingefüllten Materials abhängig ist« Die Verweilzeit des Materials in der Misch- und Fördervorrichtung kann daher auch durch Änderung des Drehzahl der ¥elle 12 mittels der Stufenscheibe 32 eingestellt werden, was wiederum zu einem Optimum an Kühlmittel führt, die der Einspritzvorrichtung 46 zugeführt wird, so daß die durchschnittliche, ausgeglichene Temperatur des Materials, das aus der Misch- und Fördervorrichtung austritt, zwischen Null und 280C unter der Temperatur des Brüchigwerdens des zu behandelnden Materials gehalten wird. ' · - r
Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die vorliegende Erfindung eine sorgfältige Regelung und Einstellung deö" Kühlungsgrades des Materials bis zu seiner Temperatur des Brüchigwerdens oder etwas darunter vorsieht und dadurch einen erheblichen Verlust von Kühlmittel verhindert, de^r^ei einer Unterkühlung des Materials um 55° bis 85°C unter seine Temperatur des Brüchigwerdens ergibt, um die Wärmeerzeugung der Mühle auszugleichen. Anstatt daher den Versuch zu machen, den mit schlechtem Wirkungsgrad und unökonomisch erfolgenden Wärmeaustausch zwischen stark unterkühltem Material und den Bestandteilen der Mühle auszunutzen, wird bei der vorliegenden Erfindung die getrennte Einspritzung von
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Hilfskühlmitteln in die Mühle hinein zur unmittelbaren Berührung und Wärmeaustausch mit den Bestandteilen der Mühle geschaffene Ausgedehnte Versuche haben gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Anlage 10 - 20% weniger Kühlmittel gebraucht werden, was eine wesentliche Ersparnis an Betriebskosten im Vergleich ' zu bekannten Anlagen darstellt.
Aus der vorstehenden Beschreibung einer erfindungsgemäßen Ausführung wird klar ersichtlich, daß sich dem· Fachmann eine Anzahl von Änderungsmöglichkeiten von selbst ergeben, z.B0 ein Temperatur-Regel- und -Anzeigegerät für das Temperaturanzeigegerät 92 einzusetzen, wodurch das Ventil 84 abhängig von der Temperatur, die durch den Temperaturfühler 88 gemessen wird, automatisch verändert eingestellt werden kann.
Patentansprüche:
203852/061«

Claims (1)

  1. PW/ks . · Air Products and
    5 72 Chemicals, Inc«
    A3
    Patentansprüche
    1.J Kälteanlage bzw, -vorrichtung zur Zerkleinerung von verhältnismäßig nicht-sprödem Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine Misch- und Fördereinrichtung (10), eine Einfülleinrichtung (18), eine Auslaßeinrichtung (20) sowie eine Fördereinrichtung (12,14) zur Beförderung dieses Materials von der Einfülleinrichtung zur Auslaßeinrichtung besitzt, ferner eine Zerkleinerungsmühle (50), die mit einem Einlaßkanal (22) verbunden ist, der seinerseits mit der Auslaßeinrichtung (20) der Misch- und Fördervorrichtung verbunden ist, daß ferner Zerkleinerungsorgane in der Mühle für die Zerkleinerung des aus der Misch- und Fördervorrichtung eingefüllten Materials vorgesehen sind, daß weiterhin eine erste Einspritzeinrichtung (46) zur Zuleitung des^flüssigen Cryogen-Kühlmittels in die Misch-'und Fördervorrichtung im Bereich zwischen der Einfülleinrichtung (18) und der Auslaßeinrichtung (20) zur Kühlung des Materials bis mindestens zu seiner Temperatur des Brüchigwerdens angebracht ist, und eine zweite Einspritzeinrichtung (70) an einer stromabwärts von der Misch- und Fördereinrichtung zur Zufuhr von zusätzlichem flüssigen Cryogen-Kühlmittel in die Mühle derart angeordnet ist, daß es direkt in Wärmeaustausch mit den Zerkleinerungsorganen der Mühle tritt, diese Organe unmittelbar kühlt und die in der Mühle erzeugte Wärme zunichte macht«
    209852/0.61',
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperaturfühler (88) zum Messen der Temperatur des Materials, das der Auslaßoinrichtung (20) der Misch- und Fördervorrichtung benachbart ist, und ein Durchflußventil (84) zum Regeln oder Einstellen der Menge des flüssigen Cryogen-Kühlmittels, das der Misch- und Fördereinrichtung (10) durch die ersten Einspritzeinrichtungen (46) zugeleitet wird, vorgesehen sind, die die .Temperatur des brüchig gemachten Materials, das aus der Misch- und Fördereinrichtung austritt, regeln.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η nze lehnet ,, daß mindestens ein Temperaturfühler (82) zum Messen der Temperatur in der Mühle und ein Durchflußventil (86) sum Einstellen einer zusätzlichen Menge von flüssigem Cryogen-Kühlmittel, die in die genannte Mühle durch die zweite . Einspritzeinrichtung
    (70) eingespritzt wird, vorgesehen sind.
    .4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der oder ein Tesaperaturfühler (82) zum Messen der Temperatur des zer-• kleinerten Materials, das aus der Mühle austritt, ferner Ventile (72,74,84,86) zum Einstellen der Durchflußmenge des flüssigen Cryogen-Kühlmittels vorgesehen sind, das durch die erste... und die zweite.. Einspritzeinrichtung eingespritzt wird,
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n,n - zeichnet , daß das Durchflußrogelventil (74.) ein auf eine Temperatur ansprechendes Einstellventilglied (72) und ein Betätigungsglied (74) zum automatischen Regeln des Durchflußventils (84) in Abhängigkeit'·
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    von der durch den Temperaturfühler (82) gemessenen Temperatur besitzt.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch " gekennzeichnet , daß die Misch- und Fördereinrichtung (10) eine Einspritzzone für das Cryogen-Kühlmittel, in dem die erste Einspritzeinrichtung (46) angebracht ist, und eine stromabwärts gelegene Ausgleichszone besitzt, in der der Temperaturgradient zwischen der Oberflächen- und der Kerntemperatur des zu kühlenden Materials (16) wesentlich verringert wird, bevor das genannte Material aus der Misch- und Fördereinrichtung abgefördert v/ird.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Auslaßrohr der Misch- und Fördereinrichtung (20) einen Auslaßkanal (22) besitzt und die zweite Einspritzeinrichtung (70)- in
    dem Auslaßkanal angebracht ist. - .
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennze ich η et , daß die Einfülleinrichtung (22) der Mühle (50) eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Fördereinrichtung (56) besitzt, und daß die zweite Einspritzeinrichtung (70) in dieser Fördereinrichtung angebracht ist.
    Sr Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühle (50) ein Gehäuse aufweist und die zweite Einspritzeinrichtung (70) durch die Gehäusewand hindurchgeht.
    209852/GR16
    - 4 - Ai0
    10. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,-zum Zerkleinern eines verhältnismäßig nicht-spröden Materials, dadurch gekennzeichnet , daß man dieses Material (16) in einer ersten Zone mit einem cryogenen flüssigen Kühlmittel in Berührung bringt und dabei auf mindestens die Temperatur, bei der es brüchig wird, kühlt, das brüchig gemachte Material in eine Zerkleinerungsmühle (50) einbringt, in der beim Zerkleinern Wärme erzeugt wird, und zusätzliches cryogenes flüssiges Kühlmittel stromabwärts von der ersten Zone zur Kühlung der Mühle direkt in diese einspritzt, derart, daß dadurch eine, vorgegebene niedrige Temperatur in der Mühle aufrechterhalten wird.
    Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine solche Einwirkung des cryogenen Kühlmittels auf das zu zerkleinernde Material in der ersten Zone herbeigeführt wird, daß das Kühl- ■ mittel verdampft und die Oberflächentemperatur des Materials mindestens auf die Temperatur, bei dor es brüchig wird, gesenkt wird, jedoch die Kerntemperatur des Materials noch höher als diese Oberflächentemperatur ist, und daß dann dieses Material in Berührung mit den aus der ersten Zone kommenden Kühlmitteldämpfen durch eine Ausgleichszone hindurchgeführt und dabei der Temperaturgradient zwischen Oberflächen- und Kerntemperatur derart herabgesetzt wird, daß die gesamte Masse des Materials auf mindestens die Temperatur, bei der es brüchig wird, gekühlt wird, wonach es der Zerkleinerungsmühle zugeführt wird.
    209852/ (IR
    Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des das zu zerkleinernde Material beaufschlagenden cryogenen flüssigen Mühlmittels derart eingestellt oder geregelt • wird, daß die Temperatur des brüchig gemachten Materials bei nicht mehr (nicht kalter) als 28°C unter der Temperatur gehalten wird, bei der es brüchig wird.
    Der Patentanwalt
    209852/HR1/*
    Leerseife
DE19722223769 1971-06-17 1972-05-16 Kaelteanlage bzw. Vorrichtung zur Zerkleinerung von verhaeltnismaessig nichtsproedem Material Ceased DE2223769A1 (de)

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US15411371A 1971-06-17 1971-06-17

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