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Verfahren zum Zerkleinern fester Stoffe Beim gegenwärtigen Stand der
Zerkleinerungstechnik erfolgt die Zerkleinerung des groben Raufwerkes wegen der
üblicherweise verlangten Kornfeinheiten des Endproduktes in mehreren Stufen; ferner
geht die Beanspruchung des zu zerkleinernden Gutes nicht plötzlich vor sich, auch
wird das Gut in keinem Falle auf Zug beansprucht, vielmehr solchen Beanspruchungsarten
ausgesetzt, denen gegenüber alle festen Stoffe sich vergleichsweise als widerstati<Isfüfiiger
erweisen.
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Die erforderliche stufenweise Zerkleinerung ist eine unvermeidliche
Folge der erreichbaren geringen Zerkleinerungsgrade der "Zerkleinerungsmaschinen
bei einmaligem Durchsatz des Gutes, und die liiiclisten im Betriebe erreichbaren
Zerkleinerungsspannen liegen bei etwa r : t 5, was die Kosten der Zerkleitierring
ganz wesentlich beeinflußt.
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Nicht weniger kostspielig ist die an sich unzwecknüit,ügeArbeitsweise
der Zerkleinerungsmaschinen. Bekanntlich wachsen der mechanische und der energetische
Wirkungsgrad einer Zerkleinerungsrnaschine mit der Geschwindigkeit der bewegten
Teile, d. h. mit der Plötzlichkeit, mit der die Einwirkung des Schlages oder der
Pressung oder einer sonstigen Beanspruchung auf das zu zerkleinernde Gut erfolgt.
Von dieser auch theoretisch begründeten Erfahrung wird nur bei einigen Zerkleinerungsmaschinen
mehr oder weniger Gebrauch gemacht (Hammermühlen, Prallmiihlen, Wirbelschlagmühlen,
Wirbeldüsen). Jedoch wird auch hierbei das Gut lediglich Beanspruchungsarten, wie
z. B. Drücken, Schlagen, Zerreiben, Quetschen, Abscheren u. a. unterworfen, während
die an sich wirkungsvollste Kraft, d. h. die Zugkraft, sofern sie überhaupt auftritt,
nur sozusagen als Größe 11. Ordnung erscheint.
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Allerdings wurde neuerlich vorgeschlagen, Stoffe mit offenem Porenvolumen,
wie z. B. Kohlen, #-edimentäre
Erze und ähnliche, durch eine reine
Zugbeanspruchung zu zerkleinern, und zwar in der Weise, daß in dem Porenvolumen
gespanntes Gas aufgespeichert wird, das dann, ähnlich einer Sprengladung, das Gut
von innen her zerkleinert (Sprengzerkleinerung). In der vorgeschlagenen Form sind
die Verfahren jedoch technisch belanglos und haben sich nicht eingeführt, weil die
Durchsätze begrenzt und der Aufwand an Sprenggas außerordentlich hoch sind.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Zerkleinerungsverfahren, mit dem
sich, gegenüber dem bekannten Stand der Technik, bei einmaligem Durchgang des Gutes
ein bedeutend höherer Zerkleinerungsgrad erreichen läßt, weil die Zerteilungsgeschwindigkeit
extrem gesteigert und die Zerkleinerung selbst durch eine indirekte Zugbeanspruchung
bewirkt wird. Erfindungsgemäß wird das Gut aus einem Raum, in dem es unter einem
zweckmäßig hohen Gas- oder Dampfdruck steht, unter der Wirkung dieses Druckes durch
einen Drosselquerschnitt in einen Raum mit niedrigerem, z. B. atmosphärischem Druck
gepreßt. Der maßgebliche Vorgang spielt sich dabei im Drosselquerschnitt ab. Infolge
des Druckgefälles, das auf der Hochdruckseite herrscht, und der völligen Entspannung
beim Austritt aus dem Drosselquerschnitt wird das Gut mit mehr oder weniger hoher
Geschwindigkeit durch den Drosselquerschnitt in den Niederdruckraum gepreßt und
dabei zerkleinert. Das Gut tritt gleichsam als fester Strahl aus dem Drosselquerschnitt
aus, wobei es offenbar infolge seiner inneren Spannung zerreißt.
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Mit der Form und Anordnung des Drosselquerschnittes läßt sich die
Zerkleinerung in weiten Grenzen regeln. Bringt man den Hochdruckraum in einem Rohr
unter und wählt den Rohrquerschnitt nicht zu groß im Verhältnis zum Drosselquerschnitt,
dann rückt das Gut noch bei einer überraschend geringen Strömungsgeschwindigkeit
des Arbeitsgases selbständig zum Drosselquerschnitt nach.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich bei Anwendung von Drücken
bis zu 5o at hervorragend für weiche, zerreibliche, faserige, schmierige, klebrige
und ähnliche Stoffe. Harte, zähe und sonstige schwer verformbare Stoffe erfordern
entsprechend höhere Drücke. Die Korngröße der Aufgabe kann praktisch beliebig sein
und richtet sich im wesentlichen nach dem Querschnitt des Hochdruckraumes. Beträgt
letzterer z. B. 50 mm, so kann die obere Korngrenze die gleiche sein. Das
Gut wird durch geeignete Vorrichtungen in möglichst dichter Packung, im allgemeinen
also in Schüttgewichtsdichte, in den Druckraum befördert.
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Da bei dem aufgezeigten Zerkleinerungsprozeß eine hinreichend plötzliche
Entspannung vor allem wesentlich ist, so läßt sich im gegebenen Falle das Verfahren
auch mit anderen Fluden als Gasen, z. B. mit Flüssigkeiten, durchführen. Im einfachsten
Falle wird hierbei Druckwasser verwendet.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich beispielsweise mit einer in der Abbildung
schematisch wiedergegebenen Apparatur durchführen, mit der die Zerkleinerung von
Rohbraunkohle, Olschiefer, Fettsteinkohle und Dolomit untersucht wurde. Diese Apparatur
besteht aus dem Hochdruckrohr a, das hinten zugeschweißt und an der Mündung mit
einer besonderen Verschlußvorrichtung b ausgerüstet ist. In der Höhe der Mündung
befindet sich ein Flansch c als Halter für den Staubscheider d. Ein entsprechender
Anschluß f gestattet die Zuführung der Preßluft, ein Manometer e die Druckablesung.
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Beispielsweise wird für die Zerkleinerung von Rohbraunkohle das Rohr
mit einer Körnung von 5o mm vollgefüllt, alsdann verschlossen und bis auf einen
Druck von 5o atü aufgeladen. Dann wird der Versqltluß so weit geöffnet, daß ein
Ringspalt von 1,5 mm freigelegt wird. Im Augenblick des CSffnens schießt die gesamte
Kohlefüllung durch den Spalt in den Staubscheider. Der Vorgang dauert etwa 1 Sekunde.
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Der Ringspalt kann auch durch eine an der Rohrmündung angebrachte
perforierte Scheibe ersetzt werden, ebenso durch eine einfache Zentraldüse. Im Falle
der perforierten Scheibe (Löcher von 3 mm) hätte die zerkleinerte Rohbraunkohle
einen Feinheitsgrad von too% unter 0,5 mm, was einem Zerkleinerungsgrad von
1 : too entspricht. Dabei belief sich der Preßluftverbrauch auf rund 15 kg/t Rohbraunkohle.
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Selbstverständlich gibt es für dieses Zerkleinerungsprinzip auch noch
sonstige konstruktive Lösungen.
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Speziell bei Rohbraunkohle oder auch anderen wasserhaltigen Stoffen
läßt sich der erforderliche Gasdruck auch im Druckraum selbst erzeugen, indem durch
indirekte Beheizung ein Teil des Wassergehaltes dieser Stoffe in Dampf übergeführt
wird. Hierbei ist überraschend, daß selbst bei scharfer Beheizung die Braunkohle
nicht im geringsten angeschwelt wird, so daß mit Drücken von 5o at (26o°) und mehr
ohne weiteres gearbeitet werden kann. Für Braunkohle ergibt sich noch zusätzlich,
falls man die Aufheizzeit im vorliegenden Falle auf etwa to Minuten ausdehnt, eine
mechanische Wasserabgabe, sogenanntes Fleißner-Wasser. Der Rest-Wassergehalt der
zerkleinerten Braunkohle wird also einmal durch die Nachverdampfung erniedrigt und
zusätzlich durch den auftretenden Fleißner-Effekt.