DE3879242T2

DE3879242T2 - Feinzerkleinerungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE3879242T2
Application number: DE8888104020T
Authority: DE
Inventors: Umberto Manolo
Original assignee: TPT TECH Srl
Current assignee: TPT TECH Srl
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2008-03-15
Also published as: DE3879242D1; EP0282950A3; ATE86887T1; JPS63291652A; EP0282950A2; ES2038709T3; EP0282950B1; IT8712442A0; IT1208258B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feinzerkleinerungsvorrichtung für die Verarbeitung von organischen und anorganischen Stoffen.
Die US-A-3,065,919 beschreibt eine Vorrichtung für die einzerkleinerung mit Mitteln zum Zuführen des Produkts zusammen mit zumindest einem Stofftransportfluid, beispielsweise Umgebungsluft, zu einer ersten Verteilscheibe mit vertikaler Achse, wobei die Verteilscheibe durch Drehung den Gemischstrom auf der rauhen Oberfläche des ersten Ringes, wo eine erste Zerkleinerung oder ein Mahlen des Stoffes stattfindet, verteilt, der Luft- und Stoffstrom danach zu einer zweiten Verteilscheibe mit vertikaler Achse und mit einem größeren Durchmesser, die mit höherer Geschwindigkeit als die erste Scheibe gedreht wird, transportiert wird, wobei die zweite Verteilscheibe den Strom beschleunigt und gleichmäßig auf einem zweiten Zerkleinerungsring aus sehr hartem Material und nach unten konisch zulaufend verteilt, wobei etwas von dem Stoff zeitweise auf dem Ring bleiben wird und darauf infolge des dynamischen Aufpralls, der stetig von der zweiten Verteilscheibe gelieferten Stoffpartikel gebrochen wird und erreicht eine dritte Zerkleinerungs- oder Mahlstufe mit einer Scheibe und einem Ring, die ähnlich der zweiten Scheibe und dem zweiten Ring ist und von der der Strom zuletzt zur weiteren Verarbeitung abfließt.
Die US-A-1,772,150 und die FR-A-2 538 718 offenbaren Zerkleinerungsvorrichtungen, bei denen das Produkt der Mitte der betreffenden einzelnen Mahlscheiben zugeführt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Feinzerkleine rungs- oder Mahlvorrichtung zur Bearbeitung von organischen und anorganischen Produkten vorgesehen, und zwar der vorstehend offenbarte Typ gemäß US-A-3,065,919, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Produkt zur Mitte der Scheiben (10, 21, 35) zugeführt wird und daß der Produkt strom, der die zweite Mahlstufe verläßt, mit einer frischen Umgebungsluft vermischt wird, bevor er die dritte Mahlstufe erreicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend beschrieben unter Bezugnahme auf die Figuren in den beigefügten zeichnungen. Es zeigt:
Fig. 1 - schematisch die Vorrichtung in einem senkrechten Schnitt durch die Drehachse der Verteilscheiben;
Fig. 2 und 3 - mögliche Anordnungen der Kanäle in den Verteilscheiben in einer Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 4 - die Kammer, aus der das feinzerkleinerte Produkt strömt, in einer Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 1.
Fig. 1 zeigt, daß das zu bearbeitende Produkt vom oberen Ende der Vorrichtung in die trichterförmige Kammer 1 über eine Strömungsvorrichtung oder über eine die Strömungsrate regelnde Vorrichtung zugeführt wird, beispielsweise über ein sternförmiges Drehventil, das schematisch bei Pos. 2 gezeigt ist, und zwar auf solche Weise, daß nur ein vorbestimmter und einstellbarer Produktstrom durch die Kammer 1 fließt. Die Kammer 1 wird von einer größeren Kammer 3 umgeben, die auch am Rahmen oder am Gehäuse 4 der Vorrichtung befestigt ist derart, daß zwischen den Kammern 1 und 3 ein Zwischenraum 5 gelassen ist, der zur Atmosphäre durch eine Leitung 6 offen ist, in der sich ein Ventil 7 für die Strömungsregulierung und ein Filter 8 befinden.
Die Kammer 1 und der Zwischenraum 5 entladen in den Schacht 9, der in einer horizontalen kreisförmigen Scheibe 10 vorgesehen ist, die durch weiter unten offenbarte Mittel gehalten ist und die mit der benötigten Geschwindigkeit immer in eine Richtung um ihre Achse gedreht wird. Die Scheibe 10 ist radial und mit einer Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Kanälen 11 mit einem geeigneten Querschnitt vorgesehen und hat vorzugsweise die Anordnung, die in einer Draufsicht in Fig. 2 gezeigt ist, oder die Anordnung gemäß Fig. 3, die weiter unten beschrieben wird.
Die Scheibe 10 besteht aus zwei übereinander liegenden Scheiben, die miteinander durch Schrauben verbunden sind und in einer von ihnen, beispielsweise in der unteren Scheibe, sind die Kanäle 11 ausgebildet, beispielsweise durch Mahlen oder durch Elektroerosion, während es die Funktion der anderen Scheibe ist, die Kanäle an ihrer oberen Seite zu schließen.
Ein Ring 12 ist um die Scheibe 10 herum koaxial zu ihr und in einem richtigen Abstand davon vorgesehen, wobei seine Erzeugende senkrecht ist und seine innere Fläche 112 geeignet aufgerauht ist, beispielsweise durch Riffeln, durch Elektroerosion oder durch eine andere geeignete Technik. Der Ring 12 besteht aus einem geeigneten verschleißfesten Material, beispielsweise aus Stahl oder Gußeisen.
Die obere Kante des Ringes 12 ist durch das Gehäuse 4 der Vorrichtung verschlossen und seine untere Kante ist mit einer trichterförmigen Kammer 13 verbunden.
Die Verteilscheibe 10 kann durch den senkrechten Schaft eines Paares von Kegelradgetrieben 14 drehbar gehalten werden, die in einem Kasten 15 untergebracht sind und durch gleichmäßig beabstandete Speichen 16 gestützt werden, die in der Kammer 13 befestigt sind (vgl. Fig. 1). Der horizontale Getriebeschaft 14 ist mit dem Schaft 17 verbunden, der eng durch die Seitenwand der Kammer 13 geführt ist und der an einen Getriebemotor 18 angeschlossen ist, der am Teil 104 des Gehäuses der Vorrichtung befestigt ist.
In Abänderung von dem, was beschrieben und gezeigt wurde, kann die Scheibe 10 drehbar durch die Kammer 13 oder das Gehäuse 4 gehalten sein und der Antrieb der Scheibe durch Mittel erfolgen, die sich in der oberen Kammer 19 befinden, um das Vorhandensein der Speichen 16 und des Schaftes 17 in der Kammer 13 zu vermeiden, die unvermeidlicherweise einen Verlust desKopfteils des Stroms, der durch die Vorrichtung strömt, bewirken.
Die trichterförmige Kammer 13 entleert in den mittleren Schacht 20, der in der Verteilscheibe 21 vorgesehen ist, die ähnlich der vorher beschriebenen Verteilscheibe 10 ist, abgesehen davon, daß sie einen größeren Durchmesser 85 hat. Bei Pos. 11' sind die in der Scheibe 21 vorgesehenen Kanäle gezeigt, die ähnlich den Kanälen 11 sind, wie in Fig. 2 oder 3 gezeigt, die sich jedoch von den vorhergehenden dadurch unterscheiden, daß sie länger sind und ihre Tiefe von der Innenseite in Richtung zur Außenseite der Scheibe 21 etwas abnimmt.
Die Scheibe 21 ist mit dem oberen Ende eines senkrechten Schaftes 22 verkeilt, der drehbar durch eine Zwischenstütze gehalten ist und mit Lagern 23 versehen ist, die wiederum an einem Grundrahmen 24 befestigt sind. Das untere Ende des Schaftes 22 ist durch einen Transmissionsantrieb 25 mit einem Motor 26 mit einstellbarer Geschwindigkeit verbunden, der auf dem Grundrahmen 24 angebracht ist. Die Drehrichtung der Scheibe 21 ist vorzugs-weise die gleiche wie die der oberen Scheibe 10, um einen Verlust des Kopfteils der Strömung, die durch die Feinzerkleinerungsvorrichtung strömt, zu vermeiden.
Die verteilscheibe 21 ist koaxial von einem Ring 27 aus sehr hartem Material, beispielsweise geeignet gehärtetem Stahl, umgeben, zumindest an ihrer Innenfläche 127, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine teilweise senkrechte Erzeugende (Mantellinie) hat und an ihrem unteren Ende in einer Kurve endet, die zur Mitte des Rings gerichtet ist und daß sie eine winkelige Amplitude zwischen 15º und 90º besitzt. Die Verteilkanäle 11' in der Scheibe 21 entladen an jeder geeigneten Zwischenstelle der Mantellinie der Fläche 127.
Das untere Ende des Ringes 27 ist mit einer trichterförmigen Kammer 28 verbunden, die von einer Kammer 29 umgeben ist und einen Hohlraum 30 ausbildet, der über eine Leitung 31 zur Athmosphäre offen ist, in der ein Kontrollventil 32 und ein Filter 33 vorgesehen sind.
Die Kammer 28 und der Hohlraum 30 entladen koaxial in den Mittelschacht 34 in einer Verteilscheibe 35, die mit dem Antriebsschaft 22 verbunden ist, die ähnlich der Scheibe 21 ist und den gleichen Durchmesser hat, sich jedoch davon darin unterscheidet, daß sie eine nach unten divergierende kegelstumpfförmige Anordnung hat und daß ihre Kanäle 11'', die daher länger als die Kanäle 11' sind, eine Höhenabmessung haben, die sich allmählich vom Innenteil zum Außenteil der Scheibe 35 ausgeprägter verringert, als dies der Fall bei den Kanälen 11' ist.
Die Scheibe 35 ist von einem Ring 36 umgeben, wie der obere Ring 27, der an seinem oberen Ende durch die Verbindung 204 mit der Kammer 29 verschlossen ist und an seinem unteren Ende mit der Kammer 37 verbunden ist, die an dem Grundrahmen 24 befestigt ist und die die Form der Spirale eines Zentrifugalgebläses hat, wie in Fig. 4 gezeigt.
Die Tangentialleitung 137 der Kammer 37 ist mit einem oder einer Vielzahl von Zyklonen (nicht gezeigt) zur Abscheidung des Produktes von der Luft verbunden, die wiederum mit der Ansaugung eines Ventilators oder Gebläses (nicht gezeigt) mit geeigneten Merkmalen verbunden sind. Die in der Bodenkammer 37 vorhandene Saugung ist derart, daß ein geeigneter Luftstrom von außen durch die Leitungen 5, 6, 7, 8 gezogen wird, so daß das Produkt, das durch die Mittel 2 allmählich in die Kammer 1 gezogen wird, den Schacht 9 in der Scheibe 10 erreicht und mit dem durch die Kanäle 11 strömenden Luftstrom vermischt wird und durch die Drehung der Scheibe 10 wird der Luftstrom und das Produkt gleichmäßig auf der Innenfläche Aufprallrings 12 verteilt, wo eine erste Zerkleinerung des Produktes erreicht wird. Die Scheibe 10 wird mit einer relativ mäßigen Geschwindigkeit gedreht,die in jedem Fall viel niedriger als die der darunter liegenden Scheiben 21 und 35 ist; siehe weiter unten.
Der Luft- und Produktstrom, der von der ersten Zerkleinerungsstufe ausgeht, wird von der Kammer 13 in den Schacht 20 in der Scheibe 21 gefördert, die, wie bereits erwähnt, mit relativ hoher Geschwindigkeit gedreht wird, während die Kanäle 11' länger als die Kanäle 11 sind. Wegen der allmählichen Verengung des Durchmessers der Kanäle 11' wird die Strömung der Luft und des Produkts während des Strömens durch die Kanäle beschleunigt, und während sie ausströmt, trifft sie heftig gegen dasjenige Produkt auf, das sich vorübergehend auf der Innenfläche 127 des Rings 27 befindet, und zwar wegen der nach unten gerichteten, erweiterten Form der Fläche. Als Ergebnis des dynamischen Aufpralls, der zwischen den Produktteilchen auf der Fläche des Ringes 27 auftritt, wird eine weitere und wichtige Zerkleinerung des Produkts auf dem Ring erreicht.
Der Luft- und Produktstrom, der sich von der zweiten Zerkleinerungsstufe ergibt, wird von der Kammer 28 in den Schacht 34 in der Scheibe 35 zusammen mit dem Druckluftstrom gefördert, der in den Schacht aus den Leitungen 30, 31, 32, 33 strömt. Dieser neue Luft- und Produktstrom, der bezüglich seiner Geschwindigkeit und Strömungsrate verstärkt ist, strömt durch die Kanäle 11'' in der Scheibe 35, die weiterhin die Strömung beschleunigt, und zwar weil sie länger als die Kanäle 11' sind und wegen ihrer feinfühligen allmählichen Verengung ihres Durchmessers. Durch die hohe Drehgeschwindigkeit der Verteilscheibe 35 auf der Innenfläche 136 des Ringes 36 wird eine weitere und beachtliche Zerkleinerung des Produkts durch den dynamischen Aufprall zwischen den Produktpartikeln erreicht, und zwar in ähnlicher Weise wie es auf der Innenfläche des Ringes 27 geschieht.
Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß die Kanäle in den Verteilscheiben in Übereinstimmung mit ihrem mittleren Teil mit einem Teil 111 versehen sind, das im Durchmesser größer ist, wodurch Turbulenzen hervorgerufen werden können, die fähig sind, eine wirksame Mischung der verschiedenen Feinpartikel des Produkts zu garantieren mit einer folgenden Homogenisierung während der Endbehandlung des Produkts. In der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Summe der Querschnittsbereiche der Endabzweigungen 211, 211' der Kanäle 11, 11', 11''gleich oder kleiner als der Querschnittsbereich des mittleren Teils 111.
Der Luft- und Produktstrom, der von der dritten Zerkleinerungsstufe herrührt, strömt in die Kammer 37 und strömt durch die Leitung 137 aus und erreicht den Dekantierzyklon oder die Dekantierzyklone, wo das Produkt von der Luft getrennt wird und in Silos oder in Säcken verwahrt wird, während Luft weiterhin zur Saugmaschine strömt.
Es zeigt sich, daß es durch die Einstellung der Luftansaugung von außen durch die Ventile 7 und 32 und durch die Änderung der Drehgeschwindigkeit der Antriebseinheiten 18, 26 und der Zuführeinrichtung 2 möglich ist, die endgültigen Eigenschaften des bearbeiteten Produkts zu verändern.
Da der Luftstrom durch die Feinzerkleinerungsvorrichtung und die Förderung des Produkts von außen angesaugt wird und keine Druckluft ist, hat die Luft Umgebungstemperatur und verändert nicht die Eigenschaften des zu bearbeitenden Produkts. Wenn nötig können die Ringe 12, 27 und 36 mit Kühlkreisläufen zum Kühlen der Ringe versehen sein.
Die Experimente des Anmelders haben haben sehr zufriedenstellende Ergebnisse auch bei der Bearbeitung von sehr abrasiven Produkten, beispielsweise Klinker, ergeben, und zwar durch Anwendung der folgenden Parameter. Die der Vorrichtungen zugeführten Produktpartikel hatten einen Durchmesser, der nicht größer als 5 mm war. Der Durchmesser der Verteilscheiben 21 und 35 kann zwischen 600 und 800 mm liegen. Die Höhe der Vorrichtung zwischen der Zuführöffnung für das Produkt und der Kammer 37 kann zwischen 700 und 900 mm variieren. Der Außendurchmesser des Vorrichtungsgehäuses kann zwischen 800 und 1000 mm liegen. Der Abstand zwischen dem Umfang der Verteilscheiben 10, 21, 35 und den relativen Aufprallringen 12, 27, 36 kann zwischen 4 und 15 mm liegen. Die Drehgeschwindigkeit des Schaftes 22 kann bei 3000 Umdrehungen/Min. liegen. Die Rate des Luftstroms durch die Vorrichtung kann bei 60 Kubikmeter/Std. liegen.
Diese Parameter können abhängig von den Eigenschaften des zu behandelnden Produkts stark variieren.
Um jedweden Verlust an Kopfteilen in der Vorrichtung zu begrenzen, ist für die Enden der Kanäle 11, 11', 11'', die sich im mittleren Schacht in der betreffenden Verteilscheibe öffnen, vorgesehen, daß sie sich geeignet nach außen erweitern und abhängig von der Drehrichtung der Verteilscheibe richtig ausgerichtet sind, wie beispielsweise bei Pos. 311 in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Zu diesem Zweck kann der Schaft 22 fortfallen. Die Scheiben 21 und 35 können drehbar durch die darüber liegenden Kammern 13 und 29 gehalten werden und können durch Mittel angetrieben werden, die höher liegen, ähnlich wie es in Verbindung mit der Scheibe 10 offenbart wurde. Die Drehung der Verteilscheiben kann auch durch Reaktion erreicht werden, nämich durch eine geeignete Ausrichtung der Kanäle 11, 11', 11''in Richtung der Aufprallringe 12, 27 und 36.
Abweichend von dem Gezeigten können die Verteilscheiben 27 und 35 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit gedreht werden, vorzugsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit der unteren Scheibe, die höher ist als die der oberen Scheibe.
Abhängig von den Anforderungen des zu behandelnden Produkts kann das das Produkt fördernde Mittel aus einem Medium anders als Luft bestehen oder kombiniert mit Luft, beispielsweise Dampf sein.
Die Verteilscheiben 21 und 35 können einen unterschiedlichen Durchmesser haben und wenn dies der Fall ist, kann die Scheibe 35 nicht konisch sein und kann die Form der Scheibe 21 haben.
Die Bearbeitung des Produkts kann in zwei oder vier oder mehr Stufen erfolgen, anstatt in drei Stufen, wie beschrieben.

Claims

1. Feinzerkleinerungsvorrichtung für die Verarbeitung von organischen und anorganischen Stoffen, welche Mittel (2, 7) zur Zuführung des Stoffes zusammen mit wenigstens einem Stofftransportfluid wie beispielsweise Umgebungsluft zu einer ersten Verteilscheibe (10) mit vertikaler Achse beinhaltet, wobei die Verteilscheibe durch Drehung den Gemischstrom auf der rauhen Oberfläche eines ersten Ringes (12), wo eine erste Zerkleinerung oder ein Mahlen des Stoffes stattfindet, verteilt, der Luft- und Stoffstrom danach zu einer zweiten Verteilscheibe (21) mit vertikaler Achse und mit einem größeren Durchmesser, die mit höherer Geschwindigkeit als die erste Scheibe gedreht wird transportiert wird, wobei die zweite Verteilscheibe (21) den besagten Strom beschleunigt und gleichmäßig auf einen zweiten Zerkleinerungsring aus sehr hartem Material und nach unten konisch zulaufend verteilt, wobei etwas von dem Stoff zeitweise auf dem besagten Ring bleiben wird, und darauf infolge des dynamischen Aufpralls der stetig von der besagten zweiten Verteilscheibe (21) gelieferten Stoffpartikel gebrochen wird, und erreicht eine dritte Zerkleinerungs- oder Mahlstufe, die eine Scheibe und einen Ring (35, 36), die gleich der zweiten Scheibe und dem zweiten Ring ist, beinhaltet und von der der besagte Strom zuletzt zu weiterer Verarbeitung abfließt, dadurch gekennzeichnet, daß Einlassmittel (1, 13, 28) in der Art und Weise vorgesehen sind, daß der Stoff zum Mittelpunkt der Scheiben (10, 21, 35) gefördert wird, und daß Mittel (31, 32, 33) in der Weise vorgesehen sind, daß der Stoffstrom, der die zweite Mahlstufe verläßt, mit einem frischen Umgebungsluftstrom gemischt wird, bevor er die dritte Mahlstufe erreicht.

2. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aufprallring (12) aus Gußeisen gefertigt und an der Innenseite durch eine Rändelung oder durch Elektroerosion oder durch eine andere geeignete Technik aufgerauht ist.

3. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufprallringe (27, 36) der zweiten und dritten Zerkleinerungsstufe aus Stahl gefertigt sind und an ihrer Innenseite, auf der die Zerkleinerung stattfindet, durch irgendeine geeignete Behandlung gehärtet sind.

4. Feinzerkleinerungsapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der Aufprallringe (27, 36) der zweiten und dritten Zerkleinerungsstufe eine Erzeugende hat, die zum Teil aus einer geraden Linie geformt ist und an ihrem unteren Ende in einer Kurve endet, die gegen das Zentrum orientiert ist und die eine Winkelamplitude zwischen 15º und 90º hat.

5. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlung der verschiedenen Aufprallringe (12, 27, 36) geeignete Mittel vorgesehen sind.

6. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilscheiben (21, 35) der zweiten und dritten Zerkleinerungsstufe im wesentlichen gleiche Durchmesser haben, so daß es möglich ist, Aufprallringe (27, 36) mit gleichen Merkmalen zu benutzen, wobei die letzte Verteilscheibe (35) mit einer nach unten divergierenden konischen Konfiguration gestaltet ist.

7. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Scheibe einen größeren Durchmesser als die zweite Scheibe hat.

8. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß geeignete Mittel zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit der Verteilscheiben (10, 21, 35) vorgesehen sind.

9. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilscheiben (10, 21, 35) mit radial gerichteten Verteilkanälen (11, 11', 11'') versehen sind.

10. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Verteilscheiben (10, 21, 35) mittels der Reaktion des Stromes gegen den entsprechenden Aufprallring erzeugt wird, wobei die Kanäle (11, 11', 11'') in den Verteilscheiben entsprechend geeignet angeordnet sind.

11. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11, 11', 11'') in den Verteilscheiben ein im Querschnitt größeres Mittelteil (111) besitzen.

12. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlassenden (311) der Kanäle (11, 11', 11'') in den Verteilscheiben in geeigneter Weise konisch erweitert und ausgerichtet sind.

13. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilscheiben jeweils aus zwei aufeinander liegenden Scheiben bestehen, die aneinander durch Schrauben befestigt sind, so daß die in wenigstens einer der besagten zwei Scheiben eingebrachten Kanäle z. B. durch Fräsen, durch Elektroerosion oder durch eine andere geeignete Technik an ihrer Oberseite durch die andere Scheibe geschlossen sind.

14. Feinzerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11, 11', 11'') in der zweiten (21) und in der dritten Verteilscheibe (35) einen Bereich besitzen, in dem der Querschnitt graduell in Richtung auf die Peripherie der entsprechenden Scheiben abnimmt.