DE3736885C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Mahlen von pulvrigem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nach Anspruch 1 ein Verfahren zum Mahlen von pulvrigem Material, bei welchem das pulvrige Material einem aus einer ersten Strahldüse kommenden und auf ein erstes Venturi-Rohr hin gerichteten Gasstrahl, z. B. Dampfstrahl, zugeführt wird, der pulvriges Material führende Gasstrahl auf eine Prallfläche gerichtet wird, das pulvrige Material sodann durch Gasstromförderung von der Prallfläche kommend in einen Rotationswirbelraum eingetragen wird und aus dem Rotationswirbelraum pulvriges Material und Gas abgeführt werden.

Aus der DE 29 50 558 A1, und zwar aus deren Fig. 6, ist es bekannt, pulverförmiges Material einer Mühle in der Weise zuzuführen, daß das pulverförmige Material zwischen einer Strahldüse und einem Venturi-Rohr in einen Gasstrahl eingeführt wird, der sodann auf einen Prallkörper trifft. Aus dem den Prallkörper einschließenden Raum wird das pulverförmige Material sodann durch Gasstromförderung in den Bodenbereich einer Rotations­ wirbelkammer eingeführt, die in ihrem oberen Bereich mit einem Auslaß versehen ist. Ein Teil des in der Rotationswirbelkammer enthaltenen Pulvers kann aus dieser zurückgeführt und erneut unter Vermittlung einer Kombination einer Strahldüse und eines weiteren Venturi-Rohrs gegen den Prallkörper gerichtet werden.

Aus der DE 32 01 778 C1 ist es bekannt, einer Rotationswirbelkammer pulverförmiges Material über eine Leitung zuzuführen, in welcher eine Gasstrahldüse den Gasstrahl in ein Mischrohr einleitet, dem stromabwärts der Strahldüse pulverförmiges Material zugeführt wird. Dem Mischrohr ist eine Vormahlkammer nachgeschaltet. In dieser Vormahlkammer ist ein Prallkörper mit einer Arbeitsfläche dem Gasstrahl ausgesetzt. Das aufgeprallte Mahlgut kann durch einen Ringspalt zwischen dem Prallkörper und der Umfangswand der Vormahlkammer hindurch in einen stromabwärtigen Teil der Vormahlkam­ mer gelangen und von dort über ein Verbindungsrohr in die Rotations­ wirbelkammer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art den Strom des pulvrigen Materials zu unterstützen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach Anspruch 1 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der pulvrige Materialfluß auf dem Weg von der Prallfläche zu dem Rotations­ wirbelraum einem weiteren, aus einer zweiten Strahldüse austretenden und auf ein zweites Venturi-Rohr hin gerichteten Gasstrahl zugeführt wird, wobei der Druck vor der ersten Strahldüse und der zweiten Strahldüse mindestens 5 bar beträgt.

Der Strom des pulvrigen Materials wird dadurch unterstützt, daß der Druck an der Abgabe- oder Reflexionsseite der Prallfläche als Folge der Wirkung der zweiten Strahldüse und des zweiten Venturi-Rohrs verringert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das von der Prallfläche reflektierte pulvrige Material von dem durch die zweite Strahldüse und das zweite Venturi- Rohr gebildeten Gasstrom mitgerissen. Dieser Gasstrom tritt in den Rotations­ wirbelraum ein, der als eine Trennkammer, zusätzlich aber auch als eine Strömungsenergiemühle ausgebildet sein kann, deren Wirkung auf dem gegenseitigen Zusammenprall der Pulverpartikel beruht. Dem Rotations­ wirbelraum kann durch ein oder mehrere Gasstrahldüsen zusätzliches Gas zugeführt werden.

Die Erfindung betrifft nach Anspruch 2 weiter eine Vorrichtung zum Mahlen von pulvrigem Material, umfassend eine Zuführstelle für pulvriges Material, eine erste Strahldüse zur Erzeugung eines auf das durch die Zuführstelle zugeführte pulvrige Material treffenden Gasstrahls, ein mit der ersten Strahldüse axial ausgerichtetes erstes Venturi-Rohr, das an die Zuführstelle anschließt, eine in Strömungsrichtung nach dem ersten Venturi-Rohr angeordnete Prallfläche und einen der Prallfläche nachgeschalteten, zur Strömungs­ energiezerkleinerung ausgebildeten Rotationswirbelraum mit einer Umfangs­ wand und Auslaßmitteln.

Im Hinblick auf die bereits weiter oben formulierte Aufgabe der Stromunter­ stützung wird bei dieser Mühle vorgeschlagen, daß stromabwärts der Prallfläche, die, unter einem eine reflektierende Strahlablenkung bewirkenden Winkel gegen die Achse des auf sie treffenden Gasstrahls eingestellt ist, in Kombination mit der ersten Strahldüse eine zweite Strahldüse mit einem zu dieser axial ausgerichteten zweiten Venturi-Rohr angeordnet ist, wobei an der ersten Strahldüse und an der zweiten Strahldüse jeweils ein Druck von wenigstens 5 bar anliegt.

Wie gezeigt werden wird, kann die erfindungsgemäße Mühle auch als eine Kombination einer Prallmühle mit einer zweiten Strahldüsenanordnung verstanden werden, in der das aufgeprallte, von der Prallmühlenfläche reflektierte Pulvermaterial in einem zweiten Gasstrom mitgerissen wird und dieser Strom einer Trennkammer zugeführt wird, in der ein zusätzlicher Mahlvorgang stattfindet.

Die Tatsache, daß eine zweite Strahldüse vorgesehen ist, vergrößert den Strom des partikelförmigen Materials durch die Mühle, da der Druck an der Auslaß- oder Reflexionsseite der Prallfläche als Folge der Wirkung des zweiten Strahls und des zugeordneten Venturi-Rohrs verringert wird.

Die Mühle dient insbesondere dazu, Pulvermaterial zu einem kleinen, kontrollierten Korngrößenbereich zu zermahlen, insbesondere bei solchen Pulvermaterialien, beispielsweise Pigmenten, bei denen die Produkteigen­ schaften sich in Abhängigkeit von der Korngröße ändern können.

Anorganische Pigmente, wie Titandioxid, Silika, Silikate, Aluminiumoxid, Antimonpigmente, Kalziumpigmente, Ruß, Eisenoxid, Bleioxid, Zinkoxid, Zirkonerde sind alle geeignet, in der erfindungsgemäßen verbesserten Mühle gemahlen zu werden. Andere Materialien, beispielsweise organische, gefärbte Pigmente und pharmazeutische Erzeugnisse können unter Verwendung eines geeigneten Mahlgases ebenfalls in der Mühle gemahlen werden.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Mühle kann jede geeignete, gewählte Größe für die Herstellung eines gewünschten Ausstoßes von gemahlenem Pulver haben und ist demnach in jeder speziell gewählten Form von der Verwendung als Labormühle bis zu einer großen Fabrikeinheit einsetzbar. Die speziellen Abmessungen der ersten und zweiten Strahldüse, des ersten und zweiten Venturi-Rohrs und der Rotationswirbelkammer hängen vom gewünschten Ausstoß an gemahlenem Pulver ab; das gleiche gilt für die Zufuhrrate des Mahl- oder Trägergases durch die einzelnen Strahldüsen.

Die erste und zweite Strahldüse sowie die zugeordneten Venturi-Querschnitte können Abmessungen haben, die aus einem großen Abmessungsbereich ausgewählt werden; die durch die erste und zweite Strahldüse geführte Gasmenge kann innerhalb eines weiten Bereichs von Drücken, die an die einzelnen Strahlabmessungen und die gewünschten Produkteigenschaften angepaßt sind, zugeführt werden. Eine spezielle Form einer bevorzugten, gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Mühle hat ein Verhältnis des engsten Querschnitts des ersten Venturi-Rohrs zum Querschnitt der ersten Strahldüse von etwa 11 : 1 und ein Verhältnis des engsten Querschnitts des zweiten Venturi-Rohrs zum Querschnitt der zweiten Strahldüse von etwa 16 : 1 bei einem Betrieb mit einem Druck von 20 bar.

Jedes Gas kann zur Mitnahme und zum Transport des zu mahlenden Materials durch die Mühle verwendet werden; beispielsweise kann Dampf, z. B. Wasserdampf, wie aus den eingangs behandelten Druckschriften zum Stand der Technik bekannt, oder ein inertes Gas oder Luft Verwendung finden. Das Gas kann aufgeheizt werden, falls erwünscht, und im Fall von Dampf bestimmt der Grad der gewählten Überhitzung die Temperatur des verwendeten Gases. Ganz allgemein werden die der ersten und zweiten Strahldüse zugeführten Gase einen Druck von wenigstens 5 bar, vorzugsweise einen Druck von wenigstens 10 bar, haben.

Die erste und die zweite Strahldüse haben jeweils getrennte Gasversorgungen, und in einer speziellen Ausgestaltung ist die Zufuhrrate so, daß die zweite Strahldüse mit Dampf versorgt wird, dessen Strömungsrate bis zum zweifa­ chen des der ersten Strahldüse zugeführten Dampfs ist.

Falls es erwünscht ist, wird in die Rotationswirbelkammer, die insbesondere als Trennkammer ausgebildet sein kann, durch einen oder mehrere Einlässe in der Umfangswand der Kammer zusätzlich Gas zugeführt. Die gesamte der Rotationswirbelkammer durch diese zusätzlichen, durch die Umfangswand geführten Einlässe zugeführte Gasmenge kann im wesentlichen gleich der der Mühle durch die erste Strahldüse zugeführten Menge sein oder auch weniger.

Die erfindungsgemäße Mühle kann aus jedem geeigneten Material, beispiels­ weise rostfreiem Stahl, hergestellt sein; die verschiedenen Teile der einzelnen Mühle können auch aus Keramikmaterial gebildet sein, falls erwünscht. Eine aus einem geeigneten Keramikmaterial gebildete Prallfläche neigt weniger zu einer unerwünschten Verschmutzung des Produkts mit kleinen Eisenmengen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der vorliegenden Erfindung gebauten Mühle wird im folgenden beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Querschnitt.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Mühle aus einer ersten Strahldüse 1, die axial in einer Linie zu einem ersten Venturi-Rohr 2 angeordnet, von diesem jedoch beabstandet ist. Zwischen der Strahldüse 1 und dem Venturi-Rohr 2 ist eine Zuführstelle 3 für Pulvermaterial aus einem Trichter 4 vorgesehen, oder anders ausgedrückt: das erste Venturi-Rohr 2 ist um das Maß der Zuführstelle 3 von der ersten Strahldüse 1 beabstandet. Eine Prallplatte 5 ist so angeordnet, daß sie von dem vom Venturi-Rohr 2 kommenden Material getroffen wird und das gemahlene Pulver in Richtung auf eine zweite Strahldüse 6 ablenkt, die von einem zweiten Venturi-Rohr 7, welches axial in einer Linie zur Strahldüse 6 angeordnet ist, versorgt wird. Das zweite Venturi-Rohr 7 bildet eine Pulver­ zuführeinrichtung zum Zuführen von Pulver durch einen Pulvereinlaß 8 in der Wand 9 einer Rotationswirbelkammer oder Trennkammer 10.

Die zylindrische Wand 9 der Rotationswirbelkammer 10 ist mit einer Reihe von beabstandeten Gaseinlässen 11 versehen, die so ausgerichtet sind, daß sie zusätzliche Gasmengen in die Rotationswirbelkammer 10 einbringen können. Die Rotationswirbelkammer 10 ist mit einem zentral angeordneten Gasauslaß 12 versehen, der einem zu diesem axial ausgerichteten Auslaß 13 für gemahlenes Pulver gegenüberliegt.

Im Betrieb wird das zu mahlende Pulvermaterial vom Trichter 4 durch die Zuführstelle 3 zugeführt und wird von dem durch die Strahldüse 1 eingeblase­ nen Gas mitgenommen. Das Gas und das mitgenommene Material werden durch das Venturi-Rohr 2 geführt und auf die Prallplatte 5 gerichtet, wo infolge des Aufpralls auf die Fläche ein Mahlvorgang stattfindet, bevor diese in Richtung auf die zweite Strahldüse 6 abgelenkt werden. Das aus der zweiten Strahldüse 6 austretende Gas nimmt das von der Prallplatte 5 abgelenkte Material mit, und infolge der Wirkung des zweiten Venturi-Rohrs 7 findet eine Druckverminderung und gleichzeitig ein positiver Anstieg der Strömungsrate des zu mahlenden Pulvermaterials vom Trichter 4 bis zur Prallplatte 5 statt. Das aufgeprallte Material wird nach Mitnahme und Führung durch das zweite Venturi-Rohr 7 im wesentlichen tangential in einen Einlaß, den Zuführeinlaß 8, der Rotationswirbelkammer geleitet, wobei zusätzliche Gasmengen durch die Gaseinlässe 11 eingeblasen werden, die den Gasstrom innerhalb der Kammer 10 und den Mahleffekt vergrößern, der darin infolge des Zusammenpralls der Partikel miteinander stattfindet. Wenn das gasförmige Fluid und die gemahle­ nen Partikel den zentralen Bereichen der Kammer 10 zugeführt werden, reicht die Geschwindigkeit des strömenden Gases nicht mehr aus, die gemahlenen Partikel zu tragen, so daß diese die Kammer durch den Partikel-Auslaß 13 verlassen; Abgas zusammen mit Material, dessen Partikelabmessungen sehr klein sind, werden durch den Gasauslaß 12 ausgeblasen.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert.

Dampf mit einem Regeldruck von 20 bar wurde der Strahldüse 1 einer gemäß den Fig. 1 und 2 aufgebauten Mühle mit einer Zufuhrrate von 145 kg pro Stunde zugeführt. Ungemahlenes Titandioxid-Pigment wurde vom Trichter 4 durch die Zuführstelle 3 bei einer Zufuhrrate von 220 kg pro Stunde in den Dampfstrom eingespeist. Dampf mit einem Regeldruck von 16 bar und bei einer Zufuhrrate von 190 kg pro Stunde wurde der zweiten Strahldüse 6 zugeführt. Über die zusätzlichen Düsen 11 wurde kein Dampf eingebracht. Das Gesamtverhältnis Dampf/Pigment war 1,5 : 1.

Das gemahlene Produkt war dem gleichwertig, welches man mit konventionel­ lem, zweifachem Strömungsenergiemahlen bei einem Verhältnis Dampf/- Pigment von 3,2 : 1 erhält. Der an einem Punkt zwischen der Prallplatte und der zweiten Strahldüse 6 gemessene Druck war annähernd ein Achtel von dem am Ausgang des zweiten Venturi-Rohrs 7 gemessenen Druck, womit die Wirkung der zweiten Strahldüse 6 auf den Druck an der Auslaßseite der ersten Strahldüse 1 klar nachgewiesen ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum Mahlen von pulvrigem Material, bei welchem das pulvrige Material einem aus einer ersten Strahldüse (1) kommenden und auf ein erstes Venturi-Rohr (2) hin gerichteten Gasstrahl, z. B. Dampf­ strahl, zugeführt wird, der pulvriges Material führende Gasstrahl auf eine Prallfläche (5) gerichtet wird, das pulvrige Material sodann durch Gasstromförderung von der Prallfläche (5) kommend in einen Rotations­ wirbelraum (10) eingetragen wird und aus dem Rotationswirbelraum (10) pulvriges Material und Gas abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der pulvrige Materialfluß auf dem Weg von der Prallfläche (5) zu dem Rotationswirbelraum (10) einem weiteren, aus einer zweiten Strahldüse (6) austretenden und auf ein zweites Venturi-Rohr (7) hin gerichteten Gasstrahl zugeführt wird, wobei der Druck vor der ersten Strahldüse (1) und der zweiten Strahldüse (6) mindestens 5 bar beträgt.

2. Vorrichtung zum Mahlen von pulvrigem Material, umfassend eine Zuführstelle (3) für pulvriges Material, eine erste Strahldüse (1) zur Erzeugung eines auf das durch die Zuführstelle (3) zugeführte pulvrige Material treffenden Gasstrahls, ein mit der ersten Strahldüse (1) axial ausgerichtetes erstes Venturi-Rohr (2), das an die Zuführstelle (3) anschließt, eine in Strömungsrichtung nach dem ersten Venturi-Rohr (2) angeordnete Prallfläche (5) und einen der Prallfläche (5) nachgeschalte­ ten, zur Strömungsenergiezerkleinerung ausgebildeten Rotations­ wirbelraum (10) mit einer Umfangswand (9) und Auslaßmitteln (12, 13), dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Prallfläche (5), die, unter einem eine reflektie­ rende Strahlablenkung bewirkenden Winkel gegen die Achse des auf sie treffenden Gasstrahls eingestellt ist, in Kombination mit der ersten Strahldüse eine zweite Strahldüse (6) mit einem zu dieser axial ausgerichteten zweiten Venturi-Rohr (7) angeordnet ist, wobei an der ersten Strahldüse (1) und an der zweiten Strahldüse (6) jeweils ein Druck von wenigstens 5 bar anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsrichtung der zweiten Strahldüse (6) und des zweiten Venturi-Rohrs (7) quer zur Strömungsrichtung des an der Prallfläche (5) reflektierten pulvriges Material führenden Gasstrahls liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des engsten Querschnitts des ersten Venturi-Rohrs (2) zum Querschnitt der ersten Strahldüse (1) etwa 11 : 1 ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des engsten Querschnitts des zweiten Venturi-Rohrs (7) zum Querschnitt der zweiten Strahldüse (6) etwa 16 : 1 ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasauslaß (12) und eine Pulverabgabestelle (13) der Rotations­ wirbelkammer (10) jeweils im Achsbereich der Rotationswirbelkammer (10) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationswirbelkammer (10) mit einem oder mehreren zusätzli­ chen Einlässen (11) in ihrer Umfangswand (9) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.