DE4135230A1 - Wirbelschichtbrecher/-trockner fuer den einsatz in einem wirbelschichtbrecher/-trocknersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschichtbrecher/-Trockner für den Einsatz in einem Wirbelschichtbrecher/-Trockner­ system zum Zerkleinern industriellen Abfalles, insbe­ sondere feuchtigkeitenthaltendem industriellem Abfall, der dann einem Hochgeschwindigkeitsheißstrom ausgesetzt wird, während schließlich der Abfall in Form getrockneter Partikel oder eines Pulvers gewonnen wird.

Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 12 90 498 be­ schreibt einen Wirbelschichtbrecher/-Trockner zum Einsatz in einem Wirbelschichtbrecher/-Trocknersystem. Der her­ kömmliche Brecher/-Trockner umfaßt ein turmförmiges Ge­ häuse, einen Produktfreigabeauslaß am oberen Ende des Gehäuses zur Herstellung einer Verbindung mit einer Produktrückgewinnungseinheit durch einen Kanal, einen Materialeinlaß im unteren Bereich des Gehäuses zur Zu­ führung industriellen Abfalls oder dergleichen (nach­ folgend als Material bezeichnet), welcher behandelt werden soll, einen Heißstromeinlaß im unteren Bereich des Gehäuses sowie zwei Brecherflügelräder, die am Boden des Gehäuses angeordnet sind und sich in ent­ gegengesetzter Richtung drehen.

Die Pulverisierung des Materials unter Einsatz des her­ kömmlichen Wirbelschichtbrecher/-Trockners wird wie folgt vollzogen: Das Material wird kontinuierlich durch den Materialeinlaß auf die Flügelräder geführt. Es wird von einer großen Masse in kleinere Massen oder Klumpen aufgeteilt, während der Heißstrom aufgeblasen wird. Solche kleinen Massen oder Klumpen werden von den Brecher­ flügeln der Brecherflügelräder nach oben zurückgeworfen und in kleinere Klumpen, Körner oder Partikel zerklei­ nert aufgrund der Kollision hierzwischen. Zwischenzeit­ lich evaporiert die Feuchtigkeit von dem Material und die getrockneten Partikel oder das Pulver werden nach oben gefördert durch den Luftstrom, der zum Zwecke der Trocknung zugeführt wird. Der halb behandelte Teil des Materials liegt immer noch in der Form grober nasser Klumpen, Massen oder Körner vor, die nicht auf dem Wir­ belbett aufgeschwommen sind und erneut auf die Flügel­ räder fallen, um dabei der gleichen Behandlung unterzogen zu werden. Durch die Wiederholung dieses Vorganges wird das Material schließlich in Partikel oder Pulver zerklei­ nert, welches fein genug ist, um aufzuschwimmen und mit dem aufsteigenden Luftstrom nach oben abzuwandern, der durch den Heißstrom bewirkt wird, der in den Wirbel­ schichtbrecher/-Trockner eingeblasen wird. Die Partikel und das Pulver werden durch den Produktfreigabeauslaß und den Kanal abgeführt und werden durch die Rückge­ winnungseinheit wiedergewonnen.

Der herkömmliche Wirbelschichtbrecher/-Trockner ist je­ doch nicht zufriedenstellend hinsichtlich des Wirkungs­ grades der Pulverisierung aufgrund verschiedener Probleme, die nachfolgend erläutert werden sollen.

Die bekannte Einrichtung verwendet zwei Brecherflügel­ räder. Der Einsatz von zwei Brecherflügelrädern führt zu einem Reibungsverlust.

Der halb behandelte Teil des Materials in der Form von Klumpen, Körnern oder Partikeln besitzt nach wie vor eine große scheinbare spezifische Dichte und Metall­ schrott oder andere Abfälle, die in dem Material enthal­ ten sind und von den Brecherflügelrädern mit einer hohen Geschwindigkeit in den oberen Bereich des Gehäuses zurück­ geworfen wurden, fallen häufig nicht auf die Brecherflü­ gelräder, sondern werden zum Freigabeauslaß im oberen Bereich des Gehäuses geführt und treten durch den Kanal in die Rückgewinnungseinheit ein. Das zu Klumpen oder Körnern zerkleinerte Material, welches von den Brecher­ flügelrädern zurückgeschleudert wurde, kann die Lager der Brecherflügelräder und die angrenzenden Wandober­ flächen beschädigen, wenn es hierauf auftrifft. Darüber hinaus können relativ kleine Körner oder Partikel durch Zwischenräume nach außen geblasen werden, die sich um die Lager befinden, welche von Bohrungen innerhalb der Gehäuse­ wandung aufgenommen sind.

Einige der groben Körner oder Partikel, die nicht zusam­ men mit dem Luftstrom nach oben geführt worden sind, ver­ bleiben unterhalb der Brecherflügelräder und erhöhen die Belastung auf die Brecherflügelräder, so daß zwangsläufig der Energieverbrauch steigt. Insbesondere Steine, Nägel, Klammern und anderer Abfall, der in dem Material enthalten ist, welches dem Wirbelschichtbrecher/-Trockner zugeführt wird, neigen dazu, in der unteren Hälfte der Brecherflügel­ räder zu verbleiben und werden häufig zwischen den Brecher­ flügeln der Brecherflügelräder und der Bodenoberfläche eingeklemmt. Sie beschädigen dann die Flügel der Brecher­ flügelräder oder erhöhen die Belastung auf die Brecher­ flügelräder.

Ein solcher Anstieg der Belastung auf die Brecherflügel­ räder bewirkt wiederum einen Anstieg der Belastung der Antriebsquelle, so daß unvermittelt die Rotation der Brecherflügelräder unterbrochen werden kann. Wenn ein derartiges Problem eintritt, ist es erforderlich, den Betrieb zu unterbrechen und den Abfall zu entfernen. Eine Betriebsunterbrechung bewirkt jedoch, daß das ge­ samte Material, das der Zerkleinerungsbehandlung unter­ zogen wird, sich zwischen der Bodenfläche und den Brecher­ flügelrädern sammelt, so daß der Abfall unter derart schlechten Umständen entfernt werden muß. Dementsprechend kostet es viel Zeit und Mühe, den Abfall zu entfernen.

Die Erfindung soll hier Abhilfe schaffen. Es liegt dem­ entsprechend der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelschichtbrecher/-Trockner für den Einsatz in einem Hebelschichtbrecher/-Trocknersystem zur Verfügung zu stellen, der in einer wirtschaftlichen Weise das zuge­ führte Material zu zerkleinern vermag und das zerklei­ nerte Material so behandelt, daß es als kleine Partikel oder Pulver wiedergewonnen werden kann.

Des weiteren soll ein Betrieb des Wirbelschichtbrecher/- Trockners mit nur einem Brecherflügelrad möglich sein.

Außerdem soll der Wirbelschichtbrecher/-Trockner verhin­ dern, daß ein unzulänglich behandelter Teil des industrie­ ellen Abfalls zufällig in die Produktrückgewinnungsein­ heit eintritt.

Darüber hinaus soll der Wirbelschichtbrecher/-Trockner verhindern, daß das Material, welches von dem Brecher­ flügelrad zurückgeworfen wird, nicht ein Lager des Brecherflügelrades durch Auflagen beschädigt, während gleichzeitig verhindert werden soll, daß Material nach außen durch eine Bohrung, die das Lager aufnimmt, aus­ tritt.

Schließlich soll der Wirbelschichtbrecher/-Trockner verhindern, daß Steine, Nägel, Klammern und anderer Abfall auf der Bodenoberfläche unterhalb des Brecher­ flügelrades verbleibt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Wirbel­ schichtbrecher/-Trockners für den Einsatz in einem Wir­ belschichtbrecher/-Trocknersystem gemäß der Erfindung umfaßt die folgenden Elemente: Ein im wesentlichen turm­ förmiges Gehäuse mit einer sich in vertikaler Richtung erstreckenden Wandung sowie einer oberen Abschlußwandung und einem Boden; einen Produktfreigabeauslaß, der inner­ halb der oberen Abschlußwandung des Gehäuses vorgesehen ist; einen Materialzuführungseinlaß, der sich in einem unteren Teil der Wandung befindet zur Zuführung von industriellem Abfall; eine Rutschenoberfläche, die einen Teil der Wandung bildet und von dem Materialzufuhreinlaß zum Boden des Gehäuses hin geneigt ist; mindestens ein Heißstromeinlaß in einem unteren Bereich der Wandung zur Zuführung eines heißen Stromes hierdurch; eine gekrümmte Bodenfläche mit einem gekrümmten Querschnitt, die den Boden des Gehäuses definiert; ein einzelnes Brecherflügel­ rad, das in der Nähe der gekrümmten Bodenfläche des Ge­ häuses vorgesehen ist und sich entlang dieser gekrümmten Bodenoberfläche dreht mit einem geringen Abstand hiervon.

Das Material, das kontinuierlich von dem Materialeinlaß zugeführt wird, gleitet über die Rutschenoberfläche auf das Brecherflügelrad. Das Material, das häufig in der Form großer Massen vorliegt, wird dann in kleinere Massen und Klumpen aufgebrochen durch das Brecherflügelrad, auf welches der Heißstrom geblasen wird. Derartige Klumpen oder Massen werden in Richtung auf die Rutschenoberfläche des Gehäuses durch die Zentrifugalkraft des Brecherflügel­ rades zurückgeworfen und treffen auf Material, das neu durch den Materialeinlaß zugeführt wird und über die Rutschenoberfläche herabgleitet. Dies führt dazu, daß das neu zugeführte Material ebenfalls in kleinere Massen oder Klumpen zerbrochen wird teilweise durch die zurückgewor­ fenen Massen oder Klumpen und teilweise durch das Brecher­ flügelrad selbst. In der Zwischenzeit wird ein Teil des Materials, das in kleine Klumpen oder Massen zerkleinert ist, in das Brecherflügelrad hineingezogen, welches sich entlang der gekrümmten Bodenoberfläche dreht. Das Material wird hierbei geschliffen in getrocknete Körner oder Partikel. Während dieser Vorgang wiederholt wird, wird das Material endgültig in getrocknete Partikel oder Pulver zerkleinert, welches fein genug ist, um in dem Gehäuse aufzuschwimmen. Da dieser Wirbelschichtbrecher/-Trockner nur mit einem Brecherflügelrad versehen ist, kann der Antriebsmechanismus vereinfacht werden und der hierfür erforderliche Raum reduziert sich. Wenn zwei oder mehr Heißstromeinlässe in unterschiedlichen Höhen vorgesehen sind, kann das Ausmaß der Pulverisierung und Trocknung der endgültig er­ haltenen Partikel oder des Pulvers eingestellt werden, indem man das Ausmaß der Luftzufuhr von den jeweiligen Heißstromeinlässen steuert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung um­ faßt das Brecherflügelrad eine drehbare Welle, die von einer motorischen Quelle angetrieben wird, Mittelplatten, die an der drehbaren Welle gehalten sind, Naben, die aufeinander gegenüberliegenden Oberflächen der Mittel­ platten an der drehbaren Welle befestigt sind, sowie Brecherflügel, die an den Mittelplatten bzw. den Naben befestigt sind. Auf einander gegenüberliegenden Endbe­ reichen der drehbaren Welle sind Saugflügelräder vorge­ sehen mit Saugflügeln, um bei der Drehung eine Axial­ strömung in Richtung auf die Mittelplatten zu erzielen. Infolge des erfindungsgemäßen Aufbaues des Brecherflügel­ rades und der Saugflügelräder werden Axialströmungen in Richtung auf das Brecherflügelrad durch die Saugflügel­ räder erzeugt, die kleine Massen, Klumpen oder Körner des Materials in das Flügelrad hineinziehen. Das führt dazu, daß das Material nicht auf die Lager und die Gehäuse­ wandung um die Lager auftrifft und diese beschädigt. Es kann darüber hinaus verhindert werden, daß das Material sich in diesen Bereichen ansammelt oder hier haften bleibt und durch die Lageröffnungen austritt oder die Lager blockiert. Das Zurückwerfen des Materials durch das Brecherflügelrad und das Zurückziehen zum Brecherflügel­ rad von den Saugflügelrädern wird ständig wiederholt, so daß das Material schließlich in die feinen getrockneten Partikel oder Körner zerkleinert wird.

Des weiteren besitzt nach einer Ausführungsform der Erfindung die gekrümmte Bodenplatte des Gehäuses als klappbare Bodenklappe ausgebildet, die schwenkbar gehalten ist und mit einer Bodenplattenantriebseinrichtung in Verbindung steht, so daß sich damit der Boden des Gehäuses öffnen und schließen läßt. Diese Ausbildung verhindert, daß Schrotteile, Steine oder anderer Abfall, der sich in dem Material befindet, unter dem Brecherflügelrad verbleibt und ein unwillkürliches Blockieren des Brecherflügelrades verursacht aufgrund einer exzessiven Belastung hierauf.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Abfallaufnahmebehälter mit einem Lufteinlaß unter dem Boden des Gehäuses vorgesehen. Luft mit relativ hohem Druck wird von dem Luftströmungseinlaß in den Abfallaufnahme­ behälter eingeführt, um somit den hierin befindlichen Luftdruck ein wenig höher einzustellen, als er innerhalb des Gehäuses vorliegt, so daß nur Abfall mit relativ hohem spezifischem Gewicht in den Abfallaufnahmebehälter ein­ tritt, während Material, welches zu Körnern, Partikeln oder Pulver zerkleinert wird, hier hinein nicht eintritt.

Schließlich ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Schieber in einem oberen Bereich des Gehäuses vorge­ sehen, der in vertikaler Richtung durch einen Schieber­ antriebsmechanismus geschwenkt werden kann. Wenn der Dämpfer so eingestellt wird, daß er sich horizontal inner­ halb des Gehäuses erstreckt, wird verhindert, daß halb behandeltes Material Metallschrott, Steine und anderer Abfall, der von dem Brecherflügelrad nach oben geschleudert wurde, über den Schieber hinaus in Richtung auf den Pro­ duktfreigabeauslaß geführt wird.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einem Vertikalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Wirbelschichtbrecher/-Trockners gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen horizontalen Querschnitt durch den Wirbel­ schichtbrecher/-Trockner mit einer Draufsicht auf die Flügelräder und

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Wirbelschichtbrecher/ Trockner gemäß Figur, in größerem Maßstab.

In Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch die Gesamtheit des erfindungsgemäßen Wirbelschichtbrecher/-Trockners wiedergegeben. Der Wirbelschichtbrecher/-Trockner ist in ein Wirbelschichtbrecher/-Trocknersystem eingebaut zu­ sammen mit einer Materialzuführeinheit zur Zufuhr industriellen Abfalls oder anderen zu behandelnden Ma­ terials, einer Heißstromzuführeinheit, einer Produkt­ rückgewinnungseinheit zur Wiedergewinnung der Produkte, die man durch die Zerkleinerung und Trocknung des Materials in Partikel oder Pulver erhält, Flügelradantriebseinheiten und anderen zugeordneten Einheiten (nicht dargestellt).

Entsprechend der Darstellung in dieser Figur besitzt das Gehäuse 1 des Wirbelschichtbrecher/-Trockners eine ge­ krümmte Bodenfläche 2, die als Schleifzerkleinerungsbe­ reich dient. Die gekrümmte Bodenfläche 2 ist als rinnen­ förmige Ausnehmung ausgebildet mit einem gekrümmten Quer­ schnitt. Die Breite ist wenig größer als der Durchmesser des Brecherflügelrades 4 und die Tiefe ist geringfügig flacher als der Radius des Brecherflügelrades 4. Die Aus­ nehmung nimmt das Brecherflügelrad 4 auf und gestattet dessen Rotation mit einem geringen Abstand von der Boden­ oberfläche 2, wobei der Antrieb über eine Flügelradantriebs­ einheit (nicht dargestellt) erfolgt.

Das Brecherflügelrad 4 besteht, wie sich deutlicher aus den Fig. 2 und 3 ergibt, aus Mittelplatten 8-8, die Seite an Seite auf einer drehbaren Welle 7 befestigt sind, Naben 9-9, die auf der drehbaren Welle montiert sind und in die Mittelplatten 8 passen, sowie Brecherflügel 10-10, die an den Naben 9-9 und den Mittelplatten 8-8 befestigt sind. An den einander gegenüberliegenden Endbereichen der drehbaren Welle 7 sind jeweils Saugflügelräder 11-11 be­ festigt zur Erzeugung einer nach innen gerichteten axialen Zwangsströmung.

Die einander gegenüberliegenden Enden der Welle 1 sind drehbar in (nicht dargestellten) Lagern gehalten, die im unteren Bereich der einander gegenüberliegenden Seiten­ wände des Gehäuses 1 vorgesehen sind. Das Brecherflügel­ rad 4 ist entsprechend der Darstellung in Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn drehbar gehalten. Hieraus ergibt sich, daß eine Seite des Schleifzerkleinerungsbereiches 2 sich als Saugseite A verhält, während die gegenüberliegende Seite des Schleifzerkleinerungsbereiches 2 sich als Freigabeseite B verhält. Oberhalb der Saugseite A sind Heißströmungseinlässe 12a, 12b und 12c in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Schieber 13a, 13b und 13c sind in den Heißstromeinlässen 12a, 12b und 12c vorgesehen, um das Ausmaß des Heißstromes, der in das Gehäuse 1 eingeblasen wird, zu steuern. Die Schieber 13a, 13b und 13c können gesteuert werden durch die Ermittlung der Rotations­ geschwindigkeit des Brecherflügelrades, welches sich mit der Belastung auf das Brecherflügelrad 4 ändert, im Laufe des Zerkleinerungsvorganges des hierauf zugeführten Materials. Die Freigabeseite B des Schleifzerkleinerungs­ bereiches 2 geht kontinuierlich in eine Rutschenoberfläche 14 über, die sich in der Form einer steilen Neigung bis zum Materialeinlaß 15 erstreckt, so daß der industrielle Abfalls oder das Material, welches durch den Materialeinlaß 15 zugeführt wird, an der Rutschenoberfläche 14 herab­ gleitet auf das Brechflügelrad 4. Ein Schneckenförderer 17 ist innerhalb des Materialeinlasses 15 vorgesehen, um das Material kontinuierlich dem Gehäuse 1 zuzuführen.

Ein Dämpfer 30 ist in der Nähe der oberen Abschlußwandung des Gehäuses 1 vorgesehen, um zu verhindern, daß Metall­ schrott, Steine und anderer Abfall, der in dem Material enthalten ist und von den Rotationskräften des Brecher­ flügelrades 4 nach oben geschleudert wird, in die Produkt­ rückgewinnungseinheit durch den Produktfreigabeauslaß D, der oben im Gehäuse 1 vorgesehen ist, und einen Kanal, der den Produktfreigabeauslaß mit der Produktrückgewinnungs­ einheit (nicht dargestellt) verbindet, eingeleitet wird.

Der Schieber 30 ist kleiner als der Querschnitt des Ge­ häuses 1 in der Höhe, in welcher der Dämpfer 30 sich befindet und ein aufsteigender Luftstromweg wird zwischen den gegenüberliegenden Wandungen des Gehäuses 1 und dem äußeren Rand des Schiebers 30 gebildet, und zwar auch dann, wenn sich der Schieber in der herabgeschwenkten Position befindet und sich horizontal erstreckt. Ein Ende des Schiebers 30 ist für eine Auf- und Abbewegung schwenkbar über ein Scharnier in einer Position an der Wand des Gehäuses 1 oberhalb des Materialeinlasses 15 und unterhalb der oberen Abschlußwandung des Gehäuses 1 gehalten.

Ein Schieberantriebsmechanismus 31 ist an der Seitenwandung des Gehäuses 1 gehalten und vermag den Schieber 30 nach oben oder unten zu schwenken. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel des Schieberantriebsmechanismus 32 ist ein Zylinder vorgesehen mit einer Kolbenstange, deren eines Ende schwenkbar an einer stationären Stelle befestigt ist, während das ferne Ende schwenkbar an dem Schieber 30 angelenkt ist, so daß eine Kontraktion der Kolben/-Zylin­ deranordnung eine Aufwärtsbewegung des Schiebers 30 ver­ ursacht, während die Streckbewegung zu einer Abwärtsbe­ wegung des Schiebers 30 führt. Der Zylinder kann auto­ matisch oder manuell angetrieben sein.

Ein Lastdetektor 20 ist an der Welle 7 des Brecherflügel­ rades 4 oder einem der Lager angeordnet, um die Last zu ermitteln, welcher das Brecherflügelrad 4 ausgesetzt ist, wobei ein Ausgangssignal abgegeben wird, wenn die Be­ lastung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Der Schleifzerkleinerungsbereich 2, der den Boden des Gehäuses 1 des Wirbelschichtbrecher/-Trockners bildet, ist als Bodenplatz 2A ausgebildet, über welchen der Boden des Gehäuses 1 geöffnet und geschlossen werden kann.

Die Bodenplatte 2A ist schwenkbar am unteren Ende der Gehäusewandung durch ein Scharnier 2B gehalten und öff­ net den Boden 2 des Gehäuses, wenn sie nach unten ge­ schwenkt wird, wie dies aus Fig. 3 deutlich zu ersehen ist. Wenn sie sich in der geschlossenen Position be­ findet, bildet der Boden 2 eine gekrümmte Bodenfläche 2, die breiter ist als der Durchmesser und flacher als der Radius des Brecherflügelrades 4.

Ein Bodenplattenantriebsmechanismus 21 ist vorgesehen, um wahlweise die Bodenplatte 2A in die geöffnete oder geschlossene Position zu überführen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Luftzylinder als Betätigungs­ mechanismus 21 vorgesehen. Der Luftzylinder besitzt eine Kolbenstange, deren zylindernahes Ende schwenkbar an einem stationären Element gehalten ist, während das ferne Ende schwenkbar an der unteren Oberfläche der Bodenplatte 2A angelenkt ist. Ein Zusammenziehen des Luftzylinders führt die Bodenplatte 2A in die geöffnete Position, während eine Ausdehnung zur geschlossenen Position führt. Der Luftzylinder wird durch ein Signal betätigt, das durch den Lastdetektor 20 ermittelt wird, wenn dieser eine Über­ lastung des Brecherflügelrades 4 ermittelt, welche durch die Anwesenheit von Trümmern verursacht wird. Eine Über­ lastung des Brecherflügelrades 4 kann ermittelt werden durch die Bestimmung einer Überlastung des Antriebssystems des Brecherflügelrades 4, wobei eine derartige Bestimmung eingefügt werden kann, um den Bodenplattenantriebsmecha­ nismus zu aktivieren. Dieser Mechanismus ist nicht auf den Luftzylinder beschränkt, sondern es kann auch ein Hydraulikzylinder oder eine Kombination eines Motors mit einem Hebelmechanismus und weiteres eingesetzt werden.

Die Zerkleinerungs- und Trocknungsbehandlung des Materials in Partikel oder Pulver unter Einsatz des Wirbelschicht­ brecher/-Trockners, wie er zuvor beschrieben wurde, soll nachfolgend näher erläutert werden.

Zunächst werden alle zugeordneten Einheiten, wie die Materialzuführeinheit, die Heißstromzuführeinheit, die Brecherradantriebseinheiten und die Produktrückgewinnungs­ einheit (von denen keine gezeigt ist) aktiviert, worauf das vorbehandelte Material 5, das durch die Materialein­ heit 15 zugeführt wird, an der Rutschenoberfläche 14 herabgleitet, in den oberen Bereich der Freigabeseite B des sich drehenden Brecherflügelrades 4. Auf der anderen Seite wird eine Heißströmung, die erforderlich ist, um das Material 5 zu trocknen, von dem untersten Heißstrom­ einlaß 12a in Richtung auf das Brecherflügelrad 4 geführt, welches sich oberhalb des Schleifzerkleinerungsbereiches 2 befindet. In diesem Zustand wird das Material, das auf das Brecherflügelrad 4 fällt, in Klumpen oder Massen zer­ teilt durch die Aufschlagskraft, die durch die Kollision mit dem Brecherflügelrad 4 bewirkt wird, welches sich im Gegenuhrzeigersinn dreht. Einige dieser Klumpen oder Massen des Materials werden zurückgeworfen auf die Rutschen­ oberfläche 14 durch die Zentrifugalkraft, welche durch die Rotation des Brecherflügelrades 4 verursacht wird. Die zurückgeworfenen Klumpen oder Massen des Materials schlagen anschließend auf nachfolgend zugeführtes Material auf und zerbrechen dieses zu Klumpen oder Massen. Dieser Gesichts­ punkt des Zerkleinerungsvorganges soll nachfolgend als Kollisionszerkleinerung bezeichnet werden.

Einige der Klumpen oder Massen werden in Richtung auf die Saugseite A des Schleifzerkleinerungsbereiches 2 bezogen aufgrund eines Luftstromes, der durch die Rotation des Brecherflügelrades 4 erzeugt wird. Die Klumpen oder Massen, die hier angezogen werden, sind dem Heißstrom ausgesetzt, um die Feuchtigkeit hieraus zu entfernen und werden in Körner oder Partikel in dem Schleifzerkleinerungsbereich 2 zerschliffen. Dieser Aspekt des Zerkleinerungsvorganges soll nachfolgend als Schleifzerkleinerung bezeichnet werden.

Während die Kollisionszerkleinerung und die Schleif­ zerkleinerung in Kombination mit dem Trockenvorgang wie­ derholt werden, wird das Material schließlich zerkleinert oder geschliffen in getrocknete Körner, Partikel oder Pulver. Bei diesem Verfahren bewirken der Heißstrom, der in Richtung auf den Schleifzerkleinerungsbereich 2 ge­ blasen wird, und die Rotation des Brecherflügelrades 4 einen aufsteigenden Luftstrom, wobei das behandelte Material in der Form von Körnern, Partikel oder Pulver in dem Gehäuse 1 durch den aufsteigenden Luftstrom nach oben geblasen wird. Teile des Materials, die hinlänglich zu Partikel oder Pulver behandelt sind, welches fein und trocken genug ist, um auf dem aufsteigenden Luftstrom aufzuschwimmen, werden in dem Gehäuse 1 nach oben geführt. Jedoch ein Teil des Materials, das noch zu grob ist, um auf dem aufsteigenden Luftstrom aufzuschwimmen, fällt herab in den Schleifzerkleinerungsbereich 2, um erneut der Schleifzerkleinerungsbehandlung durch das Brecher­ flügelrad 4 unterzogen zu werden. Schließlich ist auch dieses Material zu Partikeln oder Pulver behandelt, welches fein genug ist, um von der aufsteigenden Luft nach oben geführt zu werden.

Das Material, das vollständig behandelt ist zu Partikeln oder Pulver, welches fein genug ist, um in dem Gehäuse 1 nach oben geführt zu werden, wird aus dem Produktfreigabe­ auslaß oben im Gehäuse 1 freigesetzt und durch den Kanal in die (nicht dargestellte) Produktrückgewinnungseinheit eingeführt.

Bei der erläuterten Ausführungsform sind weitere Heißstrom­ einlässe 12b und 12c in unterschiedlichen Höhen oberhalb des Heißstromeinlasses 12a vorgesehen.

Wenn der Eintritt von Heißstrom durch die oberen Heißstrom­ einlässe 12b und 12c behindert oder unterbrochen wird durch die Steuerung der Schieber 13b und 13c, während eine große Menge an Heißstrom durch den unteren Heißstrom­ einlaß 12a ermöglicht wird, der in Richtung auf den Schleifzerkleinerungsbereich 2 durch vollständige Öffnung eintritt, wird ein starker ansteigender Luftstrom erzeugt und relativ schweres zerkleinertes Material schwimmt auf der aufsteigenden Luft auf und wird in dem Gehäuse 1 nach oben geführt.

Um dementsprechend das Material so zu behandeln, daß hin­ reichend feine Partikel entstehen, wird die Menge an zuge­ führtem Heißstrom aus dem unteren Heißstromeinlaß 12a reduziert durch die Steuerung des Schiebers 13a, so daß teilbehandeltes Material auf den Schleifzerkleinerungs­ bereich 2 fällt, um dort wiederholt der Schleifzerkleinerungs­ behandlung ausgesetzt zu werden, bis eine vollständige Be­ handlung in hinreichend feine Artikel oder Pulver erreicht ist.

Es ist auch möglich, die Menge des Heißstromes von dem unteren Heißstromeinlaß 12a in Richtung auf den Schleif­ zerkleinerungsbereich 2 einzustellen, wie auch eine einge­ stellte Öffnung der oberen Heißstromeinlässe 12b und 12c auszuführen durch die Steuerung ihrer Schieber 13b und 13c, um somit eine vorbestimmte Menge an Heißstrom zuzu­ führen und dabei die reduzierte Menge des Heißstromein­ lasses 12a zu kompensieren. Durch diesen Betrieb kann die Viskosität feiner Partikel eingestellt werden.

Der herkömmliche Wirbelschichtbrecher/-Trockner war mit dem Nachteil behaftet, daß die zerkleinerten Massen des Materials, Steine und Metallschrott, die in dem Material enthalten sind, von den Brecherflügelrädern auf die gegen­ überliegenden Seiten zurückgeworfen wurden und Lager und die angrenzenden Gehäusewandungen beschädigten. Die Saug­ flügelräder 11-11, die gemäß der Erfindung eingesetzt werden, lösen dieses Problem. Das bedeutet, daß Saugflügelräder 11-11 an beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Brecherflügelrades 4 angeordnet sind, um kontinuierlich Axialströmungen in Richtung auf die Mittelplatten 8-8 des Brecherflügelrades 4 während des Materialzerkleinerungs­ vorganges erzeugt werden. Dementsprechend werden sowohl das Material, das in Massen oder Klumpen von dem Brecher­ flügelrad 4 zerkleinert wurde, wie auch Steine, Metall­ schrott und weiteres, welche in dem Material enthalten sind, daran gehindert, die Lager und die umliegenden Gehäuse­ wandungen infolge der axialen Luftströmungen zu erreichen. Statt dessen werden sie unter Zwang in Richtung auf die Mittelplatten 8-8 geführt und von den Mittelplatten 8-8 zurückgeworfen und von dem aufsteigenden Luftstrom nach oben getragen.

Wenn Metallschrott, Steine und ähnliches, welches in dem Material enthalten ist, von der Rotationskraft des Brecher­ flügelrades 4 nach oben geworfen werden, ist es erfor­ derlich, diese einzuhalten. In diesem Fall wird der Schie­ ber 30 durch den Betrieb des Schieberantriebsmechanismus 32, d. h. des Zylinders nach unten geschwenkt, um somit eine weitere Aufwärtsbewegung des hochgeschleuderten Me­ tallschrotts, der Steine usw. zu unterbrechen und daran zu hindern, den Produktfreigabeauslaß zu erreichen. In diesem Fall blockiert, da der Schieber 30 eine geringere Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Gehäuses besitzt, dieser nicht den Weg der aufsteigenden Luft und hindert gleichfalls nicht die Rückgewinnung der voll­ ständig behandelten Partikel und des Pulvers.

Wenn Steine, Metallschrott und andere Trümmer zurückbleiben und sich in dem Schleifzerkleinerungsbereich 2 oder um das Brecherflügelrad 4 sammeln, steigt die Belastung auf das Flügelrad 4 oder auf den Flügelradantriebsmechanismus. Der Detektor 20 ermittelt einen solchen Belastungsanstieg und gibt ein Signal ab. Der Bodenplattenantriebsmechanismus 21 nimmt das Signal auf und treibt die Luftzylinder an, so daß die Bodenplatte 2A in ihre geöffnete Position ge­ dreht wird. Hierdurch werden diese Trümmer von dem Inneren des Gehäuses 1 in den Abfallaufnahmebehälter 22, der sich unterhalb der Bodenplatte 2A befindet, abgegeben. Der Abfallaufnahmebehälter 22 besitzt einen Lufteinlaß 23, der dem Abfallaufnahmebehälter 22 Luft zuführt, um den Luftdruck innerhalb des Abfallaufnahmebehälters 22 etwas höher zu halten als derjenige, der innerhalb des Gehäuses 1 vorliegt. Dementsprechend wird das Material, das in feine Partikel zerkleinert worden ist, von dem Brecher­ flügelrad 4 zurückgedrückt und kann nicht in den Abfall­ aufnahmebehälter 22 hineinfallen, auch wenn sich die Bodenplatte 2A in ihrer geöffneten Position befindet. Das bedeutet, daß nur schwere Steine, Metallschrott und andere Trümmer gegen den hierin befindlichen relativ hohen Luftdruck in den Abfallaufnahmebehälter 22 hineinfallen.

Der Wirbelschichtbrecher/-Trockner gemäß der Erfindung kann auch eingesetzt werden zur Aufbereitung von Formsand, bei welchem es sich um industriellen Abfall handelt, in­ dem man die Menge und Temperatur des Heißstromes einsetzt, der durch die Heißstromeinlässe eingeblasen wird.

In diesem Fall handelt es sich bei dem Material um Massen, Blöcke oder Klumpen von Sand, den man erhält, wenn man eine Sandform durch einen Drucklufthammer oder ähnliches zerkleinert. Eine solche Sandform wird hergestellt, indem man Sand in eine bestimmte Form bringt und aushärtet unter Verwendung eines organischen Bindemittels. Zur Aufbereitung von Formsand wird eine bestimmte Menge an Blöcken oder Sand, den man erhält, indem man eine Sandform zerkleinert, in vorbestimmten Intervallen zugeführt, und zwar durch den Materialeinlaß 15, um anschließend die Zerkleinerungs- und Trocknungsbehandlung gemäß dem vorgeschriebenen Ver­ fahren auszuführen.

Sandkörner, die man durch diesen Zerkleinerungsvorgang er­ hält, umfassen organisches Bindemittel, welches hieran anhaftet. Um den reinen Sand zu gewinnen, muß das organische Bindemittel, das an jedem Sandkorn haftet, entfernt werden.

Es soll nun zunächst erläutert werden, wie dieser Vorgang ausgeführt wird. Einer der wichtigen Faktoren hierfür ist die Einstellung der Temperatur des Heißstromes, der durch die Heißstromeinlässe eingeblasen wird, um eine signifikant niedrige Temperatur einzuhalten in Abhängig­ keit von der Art des zu behandelnden Subjektes. Es ist außerdem erforderlich, die Menge an Heißluftstrom ein­ zustellen, um eine signifikant kleine Menge aufrechtzu­ erhalten, so daß ein merklich schwacher aufsteigender Luftstrom innerhalb des Gehäuses erzeugt wird. Es ergibt sich hieraus, daß die Sandkörner nicht leicht aus dem Gehäuse austreten, sondern, wiederholt in den Schleif­ zerkleinerungsbereich 2 eingezogen werden. Inzwischen werden die Sandkörner in dem Schleifzerkleinerungsbe­ reich 2 durch das sich drehende Brecherflügelrad 4 ge­ schliffen, bis sich das organische Bindemittel löst.

Das von den Sandkörnern gelöste organische Bindemittel nimmt die Form eines getrockneten feinen Pulvers ein mit einer sehr geringen Dichte, strömt in dem Gehäuse auf und wird aus dem Gehäuse 1 durch den schwachen auf­ steigenden Luftstrom, der innerhalb des Gehäuses erzeugt wird, ausgetragen. Dann wird das getrocknete feine Pulver des organischen Bindemittels durch einen (nicht darge­ stellten) Rückgewinnungsbehälter aufgenommen. Nachdem das getrocknete feine Pulver des organischen Bindemittels nach außen abgegeben worden ist, wird die Menge an Heiß­ strom von den Heißstromeinlässen etwas erhöht, um einen etwas stärkeren aufströmenden Luftstrom innerhalb des Gehäuses zu erzeugen. Dies führt dazu, daß die Sandkör­ ner, die von dem organischen Bindemittel befreit sind, in dem ansteigenden Luftstrom aufschwimmen und aus dem Gehäuse herausgetragen werden. Dann wird auch der Sand durch einen nicht dargestellten Rückgewinnungsbehälter aufgenommen.

Nachfolgend sind die Ergebnisse eines Versuches zur Auf­ bereitung von Formsand unter Einsatz des erfindungsgemäßen Wirbelschichtbrecher/-Trockners dargestellt.

Das Brecherflügelrad wurde zunächst mit einer Geschwindig­ keit von 40 m/s oder mehr angetrieben. Hierbei wurden die Sandkörner zerbrochen. Als nächstes wurde das Brecher­ flügelrad mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s bis 40 m/s angetrieben. Es ergaben sich nun vorteilhafte Ergebnisse. Diese Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle im Vergleich mit solchen eines herkömmlichen Formsandauf­ bereitungssystems dargestellt.

Tabelle

Erfindungsgemäßes System; Herkömmliches System

Es zeigt sich aus der Tabelle, daß mittels des erfindungs­ gemäßen Wirbelschichtbrecher/-Trockners sich Sand in einer qualifizierten Weise aufbereiten läßt.

Die Erfindung wurde lediglich anhand eines speziellen Aus­ führungsbeispiels erläutert. Es soll an dieser Stelle noch einmal zum Ausdruck gebracht werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche bei­ spielhaften Charakters handelt und daß verschiedene Ab­ änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (5)

1. Wirbelschichtbrecher/-Trockner für den Einsatz in einem Wirbelschichtbrecher/-Trocknersystem, gekennzeichnet durch:
Ein im wesentlichen turmförmiges Gehäuse (1) mit sich in vertikaler Richtung erstreckenden Seitenwandungen, einer oberen Abschlußwandung sowie einem Boden,
einen Produktfreigabeauslaß (D), der innerhalb der oberen Abschlußwandung des Gehäuses (1) vorgesehen ist,
einen Materialzufuhreinlaß (15), der in einem unteren Bereich der Seitenwandung angeordnet ist zur Zufuhr in­ dustriellen Abfalls hierdurch,
eine Rutschenoberfläche (14), die einen Teil der Seiten­ wandung bildet und schräg von dem Materialzufuhreinlaß (15) zum Boden des Gehäuses (1) verläuft,
mindestens einen Heißstromeinlaß (12), der im unteren Bereich der Seitenwandung des Gehäuses (1) angeordnet ist zur Zufuhr eines Heißstromes,
eine gekrümmte Bodenfläche (2) mit einem gekrümmten Quer­ schnitt, die den Boden des Gehäuses (1) bildet, sowie
ein einzelnes Brecherflügelrad (4), welches in der Nähe der gekrümmten Bodenfläche (2) des Gehäuses (1) vorgesehen ist und sich in geringem Abstand von der gekrümmten Boden­ oberfläche (2) dreht.

2. Wirbelschichtbrecher/-Trockner nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Brecherflügelrad (4) eine von einer Energiequelle rotatorisch angetriebene Welle (7), Mittelplatten (8), die an der Welle (7) gehalten sind, Naben (9), die auf einander gegenüberliegenden Oberflächen der Mittelplatten (8) an der Welle (7) be­ festigt sind, sowie Brecherflügel (10), die an den Mittelplatten (8) bzw. den Naben (9) gehalten sind, umfaßt.

3. Wirbelschichtbrecher/-Trockner nach einem der An­ sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Bodenfläche (2) des Gehäuses (1) als schwenk­ bare Bodenplatte (2A) ausgebildet ist, die von einem Bodenplattenantriebsmechanismus (21) zum Öffnen bzw. Schließen des Bodens des Gehäuses (1) in die geöffnete bzw. die geschlossene Position schwenkbar ist.

4. Wirbelschichtbrecher/-Trockner nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter­ halb des Bodens (2) des Gehäuses (1) ein Abfallaufnahme­ behälter (22) angeordnet ist, in welchen ein Lufteinlaß (23) mündet.

5. Wirbelschichtbrecher/-Trockner nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieber (30) im oberen Bereich des Gehäuses (1) ange­ ordnet ist, der über einen Schieberantriebsmechanismus (32) in vertikaler Richtung schwenkbar gehalten ist.