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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur Einwirkung auf zerkleinerbares
und klassierbares Rohgut mit einem Spiralgehäuse mit einem tangential in
das Spiralgehäuse
mündenden
Rohguteinlaß und
einem ebenfalls tangential in das Spiralgehäuse mündenden zum Rohguteinlaß parallelen
Gaseinlaß.
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Die
Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb einer solchen
Maschine.
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In
einem frühen
Zeitpunkt (vor 1959) der Mahl- und Sichttechnik wurde eine Lösung entwickelt mit
der das Ziel verfolgt wurde, eine Strahlmühle zu schaffen, die ein störungsloses
und wirtschaftliches Arbeiten ermöglichen sollte und die ein
von Körnern oberhalb
einer festgelegten Massegrenze (Überkorn) freies
Endprodukt liefern konnte. Zur Lösung
dieser Aufgabe wurde die Strahlmühle
derart mit zusätzlichen
Einrichtungen versehen, dass in einem Durchlauf mehrstufig gemahlen
werden konnte (
DE 11
597 44 B ). Bei der Lösung
der Aufgabe ging man von einer damals bereits bekannten Strahlmühle mit
flach zylindrisch ausgebildeter Mahlkammer aus, der das Mahlgut
mittels einer durch Injektoren beschickten Aufgaberingkammer und
das Treibmittel mittels mit Düsen
versehenen konzentrisch angeordneter Gasringkanälen zugeführt werden und der das gemahlene
und gesichtete Feingut durch einen im Bereich der Kammerachse angeordneten
Abzugsstutzen entnommen wird. Zur Lösung der Aufgabe wurde vor
allem vorgeschlagen, dass durch konzentrische Anordnung der Gasringkanäle die Mahlkammmer
in mindesstens zwei Ringkammern unterteilt wird, wobei die nach
un ten offene Aufgaberingkammer über
der äußeren Ringkammer
angeordnet ist und in der inneren Ringkammer ein den Abzugsstutzen
von oben übergreifender,
mit diesem einen Ringspalt bildender Ablenkkörper vorgesehen ist. Bei einer
Ausführungsform
ist der Ablenkkörper
ein in Drehzahl und Drehrichtung veränderbares rotierendes Flügelgitter,
in der heute üblichen
Terminologie ein regelbares Sichtrad.
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Durch
die Einbauten zum Erhalt eines mehrstufigen Verfahrens in einem
Durchgang wird das für diese
Erfindung gesteckte Ziel eines störungsfreien wirtschaftlichen
Arbeitens nur höchst
unzulänglich erreicht.
Die Einbauten machen die Maschine kompliziert und teuer; die Kompliziertheit
macht die Mühle störanfällig und
teuer wird die Maschine wegen der zusätzlichen Einbauteile und das
höhere
Gewicht. Die in der Beschreibung zum Ausdruck kommenden noch geringen
Kenntnisse auf dem Gebiet der Sichtertechnik lassen auch nicht erwarten,
dass das Ziel der Vermeidung von Überkorn im Endprodukt zuverlässig erreicht
worden wäre,
wenn diese Maschine tatsächlich
gebaut worden wäre.
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Wenn
im Zusammenhang mit dieser Erfindung von einer flachzylindrischen
Mahlkammer die Rede ist, so ist das nur bedingt zutreffend, weil
eine Aufgaberingkammer und Mahl- und Sichtzonen übereinanderliegen und auch
Mahlgutzuführung
und Mahlfluidzuführung
in verschiedenen Ebenen übereinanderliegen,
während
bei der vorliegenden Erfindung die Mahlkammer frei von Einbauten
tatsächlich flachzlindrisch
ist, dass bei entsprechend horizontaler Anordnung des Gehäuses Mahldüsen, Produktzufuhr
und Sichtrad praktisch in einer Ebene liegen.
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Bekannt
ist es auch, bei einem Fliehkraftsichter in einem Sichtergehäuse, das
einen Einlaß für die Gutzufuhr,
einen Feingutaustrag und einen Grobgutaustrag aufweist, einen zylindrischen
Rotor drehbar zu lagern, der an seinem Mantel Sichtkanäle aufweist, über die
das zu sichtende Gut in das Rotorinnere eintritt, welches mit dem
Feingutaustrag in Verbindung steht, wobei der Einlaß für die Gutzufuhr
zugleich den Sichtgaseinlaß bildet
(
AT 394 504 B ).
Diese Ausbildung ist vorgesehen, um den Sichter sowohl mit vertikaler
als auch horizontaler Rotorachse anordnen zu können. Bei diesem bekannten
Fliehkraftsichter ist ein Sichtergehäuse vorgesehen, in dem ein Rotor
drehbar angeordnet ist, dessen Mantel Sichtkanäle aufweist, über welche
das zu sichtende Gut in das Rotorinnere eintritt, das mit dem Feingutaustrag in
Verbindung steht, wobei der Einlaß für die Gutzufuhr zugleich den
Sichtgaseinlaß bildet
und bezüglich des
Sichtrotors im wesentlichen radial angeordnet ist, wobei die Wand
des Sichtergehäuses
vom Einlaß weg
mit dem Rotor einen im wesentlichen spiralförmigen Raum begrenzt, der an
seinem dem Einlaß benachbarten
Auslaßende über einen
vorzugsweise einstellbaren Austrittsspalt in einen Grobgutaustrag mündet.
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Das
Prinzip der Prallzerkleinerung findet auch bei einem bekannten Verfahren
Anwendung, bei dem die zu zerkleinernden Teilchen unter Wirkung
eines Druckströmungsmittels
dadurch zum Aufprall aufeinander gebracht werden, dass die kleineren,
leichteren Teilchen von den grösseren,
schwereren Teilchen durch Zentrifugalkraft getrennt werden und die
Strömung
der grösseren,
schwereren Teilchen und des diese umgebenden Strömungsmittels in wenigstens
einem Bereich einer Umwälzbahn
beschleunigt wird (
CH 451 667 ).
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Bekannt
ist es auch, in hochtourigen Sichtermühlen eine Einrichtung zur Beeinflussung
eines Kornspektrums vorzusehen, die dadurch gekennzeichnet ist,
dass zwischen einer Mahlzone und einer dynamischen Sichtzone ein
individuell einstellbarer "statischer
Sichter" integriert
ist, der Partikel aus dieser dynamischen Sichtzone fernhält, die
wesentlich größer sind
als das gewünschte,
abzuscheidende Grenzkorn, sodass der angestrebte Sichterwirkungsgrad
wesentlich erhöht
wird (
DE 93 13 930
U1 ).
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Bei
einem anderen bekannten Gerät
zum Pulverisieren und Klassifizieren von Feststoffpartikeln werden
Strömungsmittelstrahlen
hoher Geschwindigkeit mit Partikeln unterschiedlicher Masse beladen,
wobei eine obere und eine untere zylindrische Zirkulationskammer
vorgesehen sind, von denen die untere Kammer ihrerseits an ihrem
oberen und an ihrem unteren Ende in einen oberen und einen unteren
Abschnitt unterteilt ist, die nahe ihrem äußeren Umfang miteinander in
Verbindung stehen (
GB 696 621 ).
Dieses Gerät
ist so ausgebildet, dass die Guttrennung nach Partikelgrösse in zufriedenstellender
Weise erfolgen soll.
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Bekannt
sind auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines
homogenen Pulvers in der Ausbildung, dass mit Strömungsmitteln hoher
Geschwindigkeit gearbeitet wird, wobei auf bewegliche Teile weitgehend
verzichtet werden kann (
EP
0 211 117 A2 ).
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Eine
andere bekannte Fließbettstrahlmühle weist
eine Mahlkammer auf, die keine Einbauten zur Führung der der Mahlung dienenden
Gasstrahlen aufweist; im Bodenbereich der Mahlkammer ist eine Strahldüse angeordnet,
aus der ein Gasstrahl derart in das Mahlgut gelangt, dass es in
einen oberhalb des Mahl gutes angeordneten Sichter gelangt (
DE 33 38 138 C2 ).
Weitere Strahldüsen
sind unterhalb der Mahlgutoberfläche
auf einem zur Längsachse
der Strahldüse
im Bodenbereich symmetrischen Kreis angeordnet, deren Längsachsen
sich in einem Punkt auf der Längsachse
der Strahldüse
im Bodenbereich schneiden. Diese Lösung soll den Energieverbrauch senken,
indem das Gutbett einer intensiven Umwälzung unterliegt und dadurch
der Mahlprozeß verbessert
wird.
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Um
Partikel eines bereits nahezu pulverförmigen Gutes weiter zu zerkleinern,
sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt geworden, bei denen mit
dem Ziel, möglichst
wenige bewegliche Teile erforderlich zu machen (
EP 0 211 117 A2 ) ein überhitzter
Dampf oder ein Gas Verwendung findet, das komprimiert und zur Expansion
gebracht wird. Die erzielbare Reduktion der Teilchengröße ist abhängig von der
Strömungsrate
des Dampfes bzw. Gases und dem Druck.
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Die
Verwendung einer Apparateeinheit mit einer Strahlmühle einerseits
und einem Spiralstromsichter andererseits ist ebenfalls bekannt
(
DE 38 25 469 A1 ).
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Bei
einem im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besonders zu
beachtenden Windlichter ist eine Sichtkammer in einem spiralförmigen Sichtergehäuse angeordnet
(WO 93/09883 A1). Dem Sichtergehäuse
ist ein zu einer Tangente an das Sichtergehäuse paralleler Sichtguteinlaß und ein
davon getrennter tangentialer Sichtgaseinlaß zugeordnet sowie ein konzentrisch
zur Sichterachse angeordneter axialer Produktaustrag zum Austragen
von Sichtgas und Feingut aus der Sichtkammer. Gekennzeichnet ist
dieser Sichter durch einen im Spiralgehäuse angeordneten Leitschaufelkranz
zwischen der gleichachsig zum Produktaustrag angeordneten Sichtkammer,
in die der Sichtguteinlaß mündet, und einem äußeren Ringraum,
in den der Sichtgaseinlaß mündet. Erreicht
werden soll mit dem Leitschaufelkranz eine optimale Dispersion des
Rohgutes in der Sichtluft und die gleichmäßig verteilte Zuführung des derart
aufbereiteten Rohgutstromes zum Sichtrad.
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Schließlich soll
noch auf einen bekannten, im Hinblick auf die vorliegende Erfindung
besonders relevanten Windsichter hingewiesen werden, der als wesentliches
Bauteil ein eine Sichtkammer umschließendes spiralförmiges Sichtergehäuse aufweist,
wobei der Sichtguteinlaß tangential
zum Sichtergehäuse
verläuft
(WO93/09883 A1). Zweck dieser Lösung ist
es, ein Sichtrad zu ermöglichen,
in dem die Trennung in Fein- und Grobgut möglichst effizient und vollständig erfolgt.
Im Spiralgehäuse
ist ein Leitschaufelkranz zwischen der gleichachsig zum Produktaustrag
angeordneten Sichtkammer und einem Ringraum ausgebildet, wobei in
die Sichtkammer der Sichtguteinlaß und in den Ringraum der Sichtgaseinlaß münden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besseres
Gesamtkonzept aufzuzeigen, bei dem mit geringerem Aufwand an Maschinen sowohl
ein guter Mahleffekt als auch ein guter Klassiereffekt erzielt wird.
Es soll ein Sichter so ausgebildet werden, daß bei unverändert guter Sichtung gleichzeitig
mit gutem Wirkungsgrad gemahlen wird, oder es soll eine Spiralmühle so ausgebildet
werden; daß bei
unverändert
gutem Mahleffekt gleichzeitig die notwendige Sichtung bei gutem
Wirkungsgrad erfolgt.
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Der
Lösung
dieser Aufgabe dient die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 definiert
ist. Zudem wird die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch 10
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.
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Danach
besteht die Erfindung im Grunde genommen aus einer einzigen Maschine,
in der ein Teil unter dem Gesichtspunkt des Mahlens optimal ausgelegt
ist, ein anderer Teil dagegen unter dem Gesichtspunkt des Sichtens
optimal ausgelegt ist, die also in ihrer Gesamtheit einen optimalen
Mahlvorgang möglich
macht, an den sich unmittelbar und innerhalb derselben Maschine
ein optimaler Klassiervorgang anschließt, ohne daß beim Mahlen Kriterien des
Klassierens Beachtung finden müßten, wie
andererseits beim Klassieren keine Kriterien des Mahlens Beachtung
finden müssen,
beide Vorgänge
folgen innerhalb derselben Maschine in optimaler Auslegung aufeinander.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In
der Zeichnung zeigen die 1 und 2 je eine
Ansicht auf eine erfindungsgemäße Maschine
in der Richtung der Drehachse des in einem Gehäuse angeordneten Sichtrades,
wobei in 2 wesentliche Teile der Maschine
in noch stärkerer
Vereinfachung als in 1 dargestellt sind und die Maschine
nach 1 vier um ein Sichtrad herum angeordnete Mahldüsen aufweist,
während die
Maschine nach 2 acht solcher Mahldüsen aufweist.
Grundsätzlich
kann die Maschine mit senkrechter Drehachse des Sichtrades oder
aber auch mit horizontaler Drehachse des Sichtrades angeordnet sein,
womit die Darstellungen in 1, 2 sowohl eine
Seitenansicht oder aber auch eine Draufsicht auf die Maschine sein
können.
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In 1 ist
das Gehäuse 1 in
der Richtung der Längsachse 2 der
flachen Trommel, die das Gehäuse
bildet, gesehen dargestellt, d.h. als Blick auf eine der Deckflächen. In
tangentialer Richtung und parallel zueinander münden zwei Rohre 3, 4 in
die von der Trommel umschlossene Kammer. Das Rohr 3 bildet
den Rohguteintrag, über
den das partikelförmige
Rohgut ohne wesentlichen Fluidanteil in die Kammer eingeleitet wird.
Liegt die Achse 2 horizontal, so ist das Rohr 3 ein
Fallschacht, der zur Atmosphäre
hin offen ist und durch den das Rohgut mittels einer Schleuse 5 vergleichmäßigt allein
aufgrund seines Eigengewichtes in die vorerwähnte Kammer gelangt. Steht
die Längsachse 2 vertikal,
so müssen
zur Einbringung des Rohgutes besondere, aber an sich bekannte Mittel
vorgesehen sein, beispielsweise ein Injektor an der Stelle der Schleuse 5.
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Durch
das zweite Rohr 4 gelangt das Arbeitsgas in die Kammer.
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Eine
Mahlkammerwand 6 umschließt konzentrisch die Mahl- bzw.
Arbeitskammer 8, die als innerer Ringzylinder konzentrisch
das Sichtrad 17 umgibt und in die der Produkteinlaß 3 tangential
mündet, wobei
die Mahlkammerwand 6 die Mahlkammer 8 von einem
diese konzentrisch umgebenden äußeren Ringraum 7 in
der Form eines Ringzylinders trennt und in den äußeren Ringraum 7 tangential
und parallel sowie in Umfangsrichtung von der Mündung des Rohres 3 allenfalls
wenig beabstandet das Einlaßrohr 4 für das Arbeitsgas
mündet.
Gleichmäßig auf den
Umfang der Mahlkammerwand 6 verteilt, sind nun mehrere
Mahldüsen,
in 1 vier Mahldüsen 9 bis 12,
so angeordnet, daß durch
sie schnelle Gasströme
mit hohem Energiegehalt in die Arbeitskammer 8 gelangen.
Sie bzw. ihre jeweilige Längsachse 13 schließen mit
einer im Bereich der jeweiligen Mahldüsenhalterung in der Mahlkammerwand 6 die Mahlkammerwand 6 an
die Mahlkammerwand 6 gelegten Tangente 14 einen Winkel
Alpha ein, der im Bereich zwischen 15° und 45°, vorzugsweise im Bereich zwischen
25° und
30° liegen
soll, im Beispiel mit 45° angenommen
ist.
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Die
aus den Mahldüsen 9 bis 12 aus-
und in die Arbeits- bzw. Mahlkammer 8 eintretenden Gasstrahlen
sind durch Pfeile 15 symbolisiert. Die schnellen Gasstrahlen
sind so ausgelegt und gerichtet, daß die in der Kammer 8 gleichmäßig verteilten
Partikel, die mittels des Produkt- bzw. Rohguteinlasses 3 in die
Kammer 8 gelangt sind, beschleunigt werden, und zwar so
unterschiedlich beschleunigt werden, daß durch gegenseitigen Stoß eine Zerkleinerung der
Partikel erfolgt, insbesondere in den Bereichen, wo zwei oder mehrere
schnelle Gasstrahlen aufeinandertreffen. Es liegt insoweit die Funktion
einer Strahlmühle
vor, die für
Strahlmühlen
geltenden Gesetzmäßigkeiten
gelten auch hier und die Arbeitskammer 8 ist die Mahlkammer
einer üblichen
Strahlmühle.
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Konzentrisch
innerhalb dieser Strahlmühle ist
nun ein Windsichter angeordnet, mit dem die Klassierung des Mahlgutes
erfolgt. Wesentlicher Bestandteil des Windsichters ist das bereits
erwähnte Sichtrad 17,
dessen Drehachse achsgleich mit der Längsachse 2 ist. Das
Sichtrad 17 wird radial von außen nach innen durchströmt, wobei
in den Schaufelkanälen
der Gasstrom Feingut bis zu einer bestimmten Masse schleppt und
es zum Auslaß durch
den zentralen Auslaß 18 bringt,
während
gröberes
Gut durch die Fliehkraft veranlaßt wird, dem Mahlvorgang nochmals
unterworfen zu werden. Insofern handelt es sich um einen normalen
Windsichter, dessen Gesetzmäßigkeiten
hier gelten.
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Wenn
gesagt ist, daß einerseits
die Gesetzmäßigkeit
einer Strahlmühle,
andererseits die eines Windsichters gelten, so muß im Strahlmühlenteil
allein die Gesetzmäßigkeit
bezüglich
der Zerkleinerung des Rohgutes berücksichtigt werden, Probleme
der Sichtung sind nicht relevant, während im Sichterteil allein
die Gesetzmäßigkeit
bezüglich
des Sichtens des Mahlgutes berücksichtigt
werden muß,
Probleme der Zerkleinerung nicht relevant sind.
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Am
Ende liegt ein optimales Ergebnis sowohl unter dem Gesichtspunkt
der Zerkleinerungstechnik als auch unter dem Gesichtspunkt der Sichttechnik vor.
Beispielsmaße
für den
Durchmesser des Sichtrades 17 sind 320 und für den Durchmesser
des Mahldüsen-
bzw. Leitschaufelringes mit den Mahldüsen 9 bis 12 sind
640 derselben Längenmaßeinheit, um
darzulegen, daß die
ringförmige
Mahlkammer 8 eine lichte Weite hat, die dem halben Sichtraddurchmesser
entspricht. Der Leitschaufelring 9, dessen Durchmesser
oben mit 640 angegeben ist, verläuft durch
die Auslaßöffnungen
der Düsen 9 bis 12.
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Beim
Betrieb der erfindungsgemäßen Maschine
kann die vorerwähnte
Mahlkammer 8% bis zu 40% ihres Volumens mit Mahlgut gefüllt werden,
was eine extrem hoher, vorteilhafter Wert ist. Ein Vorzugswert insoweit
sind 15% bis 25%. Der Ringraum 7, 8, d.h. die
Summe aus innerem Ringraum 8 und äußeren Ringraum 7 soll
eine lichte Weite haben, die zumindest etwa dem halben Durchmesser
des Sichtrades 17 entspricht.
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In 2 ist
sehr schematisch eine Lösung mit
acht Mahldüsen 9 bis 12 sowie 12a bis 12d in
einer 1 entsprechenden Wiedergabe dargestellt. Ansonsten
liegen gleiche Verhältnisse
vor und das im Zusammenhang mit 1 Ausgeführte gilt
zumindest sinngemäß auch für eine Maschine
nach 2.