DE3915552C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Es sind Zerkleinerungsmaschinen bekannt, bei denen die zu zerkleinernden Teilchen in einem schnellen Gasstrom beschleu­ nigt und durch gegenseitiges Zusammenprallen oder den Prall auf ein Target zerkleinert werden. Bei diesen im Gegensatz zu den mechanischen Mühlen als Strahlmühlen bezeichneten Konstruktionen wurde große Mühe darauf verwandt, den von Haus aus höheren Energiebedarf zu senken. Insbesondere unter diesem Gesichtspunkt entwickelte Strahlmühlen ergeben sich z. B. aus TIZ-Fachberichte, Vol. 109, No. 1, 1985. Die Prall­ mahlung ist ein weit verbreitetes Zerkleinerungsverfahren, wenn höchste Feinheiten erreicht oder härteste Materialien verarbeitet werden sollen. Unter diesem Gesichtspunkt stehen je nach Aufgabenstellung zwei Maschinentypen, die Rotorprall­ mühlen und die Strahlmühlen, zur Verfügung ("Sprechsaal", Vol. 119, No. 7, 1986). Bei den Rotorprallmühlen entspricht es der Gesetzmäßigkeit, daß die Zerkleinerung um so besser gelingt, je schneller die Trommel sich dreht und je größer die demzufolge sich ausbildende Fliehkraft ist. Andererseits kann die Trommeldrehzahl nicht beliebig gesteigert werden.

Bei Spiralstrahlmühlen als einem Typ der Strahlmühlen steht die Trommel still und das Gut tragende Gas wird über Düsen mit hoher Energie in die Trommel eingebracht, so daß sich eine gegenüber der Trommelwand rotierende Strömung ausbildet, die in der Mühle eine Trennung zwischen Grob- und Feingut zuläßt, so daß mit dem Gas und durch den Austragstutzen nur fein gemahlenes Gut ausgetragen wird, das einem Sichter zugeführt wird, um klassiert und zum Teil als Feinstgut in einem Filter vom Gas getrennt zu werden, während das im Sichter abgewiesene Gut wiederholt solange behandelt wird, bis es die Masse des Feinstgutes hat.

Ersichtlich sollte bei allen diesen Lösungen auf die eine oder andere Weise angestrebt werden, die Grenze zwischen Grob- und Feinstgut so festzulegen, daß das den Sichter über den Austragstutzen verlassende Gas nur Feststoffpar­ tikel mit möglichst geringer Masse enthält, während Par­ tikel auch dann noch abgewiesen werden, wenn sie in weni­ ger spezieller Betrachtungsweise schon eine relativ geringe Masse erreicht haben.

Eine bekannte Spiralstrahlmühle, bei der das zu zerklei­ nernde Gut mit Hilfe von Treibmittelstrahlen in einer run­ den Mahlkammer in kreisender Bewegung gehalten wird und das fein gemahlene in der Nähe der Kammerachse aus der Kam­ mer austritt, um einem Sichter zugeführt zu werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß dem bereits weitgehend zerklei­ nerten Gut in einer zwischen der außenliegenden Mahlzone und den Austrittsstellen liegenden Sichtzone durch zusätz­ liche Treibmittelstrahlen eine erhöhte Rotationsgeschwin­ digkeit erteilt wird, wodurch die gröberen Teilchen in die Mahlzone zurückgeführt werden (DE-PS 9 21 970). Ziel dieser Lösung ist es, nur feinstgemahlenes Gut aus der Mühle ab­ zuführen und auch bereits relativ fein gemahlene Partikel als Grobgut im Mahlprozeß zu belassen bzw. einem erneuten Mahlprozeß zuzuführen. Im Hinblick auf die Erfindung ist bei diesem Stand der Technik wesentlich, daß es sich um die Klassierung innerhalb einer Mühle und nicht um eine der Mühle nachgeschaltete Sichtung handelt und daß die Be­ schleunigung der Partikel ausschließlich mit Gasstrahlen, also ausschließlich pneumatisch erfolgt.

Bei einer dieser bekannten Sichter- oder Klassiervorrichtungen dreht sich ein Klassierrotor um eine vertikale Achse, er trägt am Außenumfang Schaufeln, die zwischen sich einen radialen Durchlaß bzw. eine Klassierkammer begrenzen, in der ein kontinuierlich axial zugeführtes und in Luft dispergiertes Pulver in einen gröberen und einen feineren Partikelanteil geschieden wird (DE-PS 34 18 635). Der grobere Partikelanteil wird unter dem Einfluß der Fliehkraft radial nach außen getragen, während der feinere Partikelanteil von der Fliehkraft weniger beeinflußt und von einem Luftstrom radial nach innen getragen wird und in ein Spiralgehäuse gelangt. Der grobere Partikelanteil wird einem Ausfällteil der Vorrichtung zugeleitet, das in tangential rückläufiger Weise mit einem kreisförmigen Durchlaß verbunden ist und in diesen mündet, um den nicht nach unten in einen vertikalen Schacht ausgetragenen Grobgutanteil erneut in den Klassierprozeß einzubringen.

Bei Windsichtern wird aus dem in den Sichter eingebrachten Gut zunächst die noch mit relativ großer Masse behafteten Teile des Gutes ausgesondert, ehe die mit relativ geringer Masse behafteten Teilchen im Luftstrom schwebend als Feinst­ gut mittels eines Sichtrades in einen Austragstutzen gelan­ gen, durch den sie einem Filter zugeführt werden, der die Feinstgutteile zurückhält und die gereinigte Luft zur Wie­ der- oder Weiterverwendung passieren läßt. Dabei ist es bekannt, eine um eine vertikale Achse drehende Trommel zu verwenden, die auf ihrer Innenwand mit Schaufeln versehen ist, die den in die Trommel eingebrachten, mit Gut belade­ nen Gasstrom radial ins Trommelzentrum führen, wo in Rich­ tung der Drehachse der Trommel der Austragstutzen für die mit Feinstgut befrachtete Luft angeordnet ist, während in­ folge der aus der Umdrehung der Trommel resultierenden Flieh­ kraft Feststoffpartikel abgewiesen werden, deren Masse größer ist als die Masse der Partikel, die mit dem Gas durch den Austragstutzen den Sichter als Feinstgutpartikel verlassen.

Mit einem Sichter, also einer einer Mühle beliebiger Art nachgeschalteten Vorrichtung befaßt sich nun die Erfindung.

Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, es zu ermöglichen, daß nur Feinstgut mit extrem geringer Masse aus dem Sichter abge­ führt wird und "Feingut" auch dann noch als zum Grobgut gehörig abgewiesen wird, wenn es bei heutigen Lösungen be­ reits als Feinstgut angesehen und dem Filter zugeführt wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Verkürzt ausgedrückt soll die Erfindung eine Möglichkeit aufzeigen, wie für das in der Trommel rotierende Gas eine höhere Umfangsgeschwindigkeit erzielt werden kann, als es bei den heute als Alternativen angesehenen Lösungen mit feststehender oder mit drehender Trommel der Fall ist, um mittels der sich ausbildenden Fliehkraft auch schon mit relativ extrem kleiner Masse behaftete Feststoffpartikel nicht aus dem Sichter austreten zu lassen, sondern nochmals der die Masse vermindernden Behandlung zuzuführen. Dabei soll die mit der Fliehkraft einhergehende Umfangsgeschwin­ digkeit möglichst rationell erzeugt werden können.

Wenn nun mit der Erfindung ein deutlich besseres Ergebnis in der Weise erzielt werden soll, daß im Sichter auch Fein­ staub abgeschieden werden kann, der wegen seiner geringen Masse bisher nicht auf diesem Wege ausgeschieden werden konnte, sondern ins Filter gelangte, so liegt der Erfindung das Prinzip zugrunde, die beiden bisher ausschließlich als Alternativen angesehenen Lösungsprinzipien zu vereinigen, indem ein kleinmassiges Partikel enthaltendes Gas zunächst mechanisch auf eine bestimmte Umfangsgeschwindigkeit vorbe­ schleunigt wird, wie es bei rotierenden Trommeln als allei­ nige Maßnahme bereits üblich ist, daß sich jedoch dieser Beschleunigung ein Impulsübergang zwischen einem zusätz­ lichen, schnelleren Gasstrom und dem bereits vorbeschleu­ nigten Gut-Gas-Gemisch überlagert. Hierdurch tritt eine deutliche Energiezufuhr zu dem vorbeschleunigten Gut-Gas- Gemisch auf, die Strömungsgeschwindigkeit wird erhöht und der Feinststoffilterung wird ein Gut-Gas-Gemisch zugeführt, das Partikel mit wesentlich kleinerer Masse enthält, als es bisher erzielbar war. Die Feinstsichtung wird also deut­ lich verbessert.

In der Zeichnung ist das Prinzip der Erfindung, diese er­ läuternd dargestellt, und zwar in Fig. 1 als schematische Seiten-, in Fig. 2 als ebenso schematische Draufsicht.

Eine aufrechtstehende, zylindrische Trommel 1 ist mit einem geeigneten Antrieb in hochtouriger Umdrehung um ihre vertikale Längsachse 2 antreibbar. Bei einem äußeren Trommeldurchmesser von etwa 460 mm und einer Trommelhöhe von etwa 130 mm liegt die angestrebte Solldrehzahl bei 2000 min¹. Auf der Innenseite des Trommelmantels sind dieser in gleichbleibender Teilung Schaufeln 3 zugeordnet, die einen aus einer beliebigen Mühle kommenden radial in die Trommel eingeführten Gasstrom, der mit Feinstaub angereichert ist, zunächst in Umfangsrichtung der Trommel umlenken und dann auf dem Weg zur Trommelmitte beschleunigen. Konzentrisch zur Drehachse ist in das Sich­ terrad aus Trommel 1 und Beschaufelung 3 der Gutaustrag 4 hineingeführt, der feststehen oder mit der Trommel umlaufen kann. Die Strömungs- bzw. Umfangsgeschwindigkeit des Gut- Gas-Gemisches wird nun dadurch deutlich über den mechanisch mit der drehenden Trommel erzielbaren Wert hinaus erhöht, daß über eine bestimmte Anzahl von Düsen 5, die tangential und etwas nach unten geneigt angeordnet sind, dem mit ent­ sprechend hoher Geschwindigkeit bereits rotierenden Gut- Gas-Gemisch Gasstrahlen überlagert werden, wobei der Roh­ gasstrom um den Volumenanteil der Zweitluft verringert wird. Es folgt also auf die mechanische Beschleunigung des Rohgas­ stromes dessen pneumatische Beschleunigung im Umfangsrich­ tung der Trommel. Die Gesamtbeschleunigung ist dadurch wesent­ lich höher als bei allein mechanischer oder allein pneuma­ tischer Beschleunigung und es werden nur noch Massepartikel mit extrem geringer Masse in den Gutaustrag mitgerissen.

Mit im Sinne der bisherigen Technologien nur geringe Masse aufweisende Partikel, die bei den bisherigen Lösungen eben­ falls in den Gutaustrag gelangen, werden dagegen abgewiesen und einer erneuten, ihre Masse nochmals verringernden Behand­ lung zugeführt.

Die Anzahl der vorgesehenen Düsen 5 hängt von den Umständen des Einzelfalles ab, es ist aber verständlich, daß bei Aus­ wahl eines geringeren Düsenquerschnittes die Anzahl der Düsen größer sein kann als bei entsprechend größeren Düsen­ querschnitten. Die Mündungen der Beschleunigungsdüsen, die den zumindest etwa tangentialen Gasaustritt bewirken, liegen in der virtuellen Zylinderfläche, die sich an den Gasaustrag in das Trommelinnere fortsetzt.

Die Beschleunigung, die durch die Gasstrahlen erzielt werden kann, soll möglichst hoch sein, d.h. die Gasstrahlen sollen mit möglichst hoher Geschwindigkeit in die Trommel eingebla­ sen werden. Die Obergrenze ist die Schallgeschwindigkeit, die bei einzelnen Gasen unterschiedlich ist. Es soll deshalb als Gas ein Medium bevorzugt verwendet werden, das erst bei hoher Geschwindigkeit Schallgeschwindigkeit erreicht, d.h. dessen Schallgeschwindigkeit einen möglichst hohen Wert hat, um die erzielten Werte in möglichst geringem Maße durch die Kompression des Gases zu beeinträchtigen. Es kommt deswegen Luft erhöhter Temperatur von z. B. 200°C oder Heiß­ dampf von 400° als beispielsweisem Richtwert in Frage. Im Sinne der Erfindung ist demzufolge auch überhitzter Wasserdampf ein Gas. Generall gesprochen kommt ein Gas oder ein Gaszustand infrage, bei dem die Schallgeschwindigkeit deutlich höher liegt als die von Luft bei Umgebungstemperatur.

In jedem beliebig zu betrachtenden Zeitpunkt nach der mechanischen Vorbeschleunigung beträgt der zusätzlich eingebrachte Gasanteil zumindest etwa ein Viertel der mechanisch vorbeschleunigten Gasmenge und er kann bis zum Faktor 2 größer sein.

Claims (4)

1. Verfahren zur Klassierung von partikelförmigem Gut extrem geringer Masse in einem Gasstrom, der aus einer Mühle kommend in eine Sichtertrommel mit vorzugsweise vertikaler Achse eingeführt wird und in dieser rotiert, so daß unter der Einwirkung der sich ausbildenden Fliehkraft Gutpartikel ab einer bestimmten Masse als Grobgut ausgesondert werden, während Gas mit Gutpartikeln mit einer geringeren Masse, sogenanntem Feinstgut, einem konzentrisch zur Trommelachse angeordneten rohrförmigen Gutaustrag zugeführt wird, um in ein Filter zu gelangen, wo eine Trennung in Gas und Feinstgut erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Trommel eingebrachte Gut-Gas-Gemisch zunächst mechanisch auf eine bestimmte Umfangsgeschwindigkeit vorbeschleunigt wird und im Anschluß daran durch Impulsaustausch zwischen zusätzlich etwa tangential in die Trommel eingebrachten schnellen Gasstrahlen und vorbeschleunigtem Gut-Gas-Gemisch dieses auf die endgültige Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gasart oder ein Gas in einem Zustand derart, daß die Schallgeschwindigkeit des Gases deutlich höher ist, als die von Luft bei Umgebungstemperatur.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem beliebigen Zeitpunkt nach Erreichen der mechanisch maximal erreichbaren Gasgeschwindigkeit die Menge des Beschleunigungsgases zumindest etwa 1/4 des ursprünglich in der Trommel befindlichen Gasvolumens und maximal etwa das Doppelte dieses Volumens beträgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein trommelförmiges Schaufelsichtrad, das um die Trommelachse rotiert als Mittel zur Vorbeschleunigung des Gut-Gas-Gemisches und Beschleunigungsdüsen zur zumindest etwa tangentialen Einbringung zusätzlicher Gasstrahlen in die rotierende Trommel im Bereich der den Gasaustrag ins Trommelinnere fortsetzenden virtuellen Zylinder­ fläche.