EP0048012A2 - Desintegrator und Verfahren zum Betrieb des Desintegrators - Google Patents

Desintegrator und Verfahren zum Betrieb des Desintegrators Download PDF

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EP0048012A2
EP0048012A2 EP81107227A EP81107227A EP0048012A2 EP 0048012 A2 EP0048012 A2 EP 0048012A2 EP 81107227 A EP81107227 A EP 81107227A EP 81107227 A EP81107227 A EP 81107227A EP 0048012 A2 EP0048012 A2 EP 0048012A2
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EP
European Patent Office
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disintegrator
blades
blade
rotors
hollow shafts
Prior art date
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EP81107227A
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English (en)
French (fr)
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EP0048012A3 (en
EP0048012B1 (de
Inventor
Joachim Dr.-Ing. Durek
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HAMMONA Immobilien-Anlagen GmbH
Original Assignee
Kasa - Forschungs- und Entwicklungs & Co fur Verfahrenstechnik GmbH KG
HAMMONA Immobilien-Anlagen GmbH
KASA FORSCH ENTWICKLUNG
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Publication date
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Publication of EP0048012A2 publication Critical patent/EP0048012A2/de
Publication of EP0048012A3 publication Critical patent/EP0048012A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/26—Details
    • B02C13/288—Ventilating, or influencing air circulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/20—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with two or more co-operating rotors
    • B02C13/205—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with two or more co-operating rotors arranged concentrically

Definitions

  • the invention relates to a disintegrator for the very fine comminution of inorganic substances with a predominantly crystalline structure and of deep-frozen organic substances, as well as of corresponding substance mixtures, with two rotors driven in opposite directions, which carry at least four alternating intermeshing rows of blades arranged concentrically in a ring shape, which transport the substance from the inside Get out through the rows of blades, the blades being inclined forward and outward in the direction of rotation.
  • Disintegrators have already been proposed in different embodiments for the very fine comminution of materials.
  • a disintegrator is to be used, which is to be designed and operated in such a way that at least three successive impacts on each material particle with a time interval between two successive impacts of a maximum of 0.05 sec are guaranteed.
  • the impacts on the particles caused by the impact body or by other particles should be at a speed of at least 1S m / s.
  • This impact treatment is said to subject the material to activation which gives the material new and significantly improved properties.
  • the disintegrator proposed for this purpose is equipped with beater bars which are circular in cross section and which are subject to extremely high wear.
  • the rotors are mounted on one side, ie overhung, so that the high speeds required in the interest of good activation cannot be achieved because of dangerous vibration phenomena which inevitably occur.
  • a protective layer which reduces the wear on the blades and which consists of the material to be shredded is automatically formed on the working surfaces of the blades .
  • the blades are concave on their active surfaces in the interest of improved formation and maintenance of the protective layer.
  • the leading and trailing edges of the blades can be reinforced by cutting inserts made of hard, abrasion-resistant material.
  • the impactors ie the blades
  • the maximum speeds that can be achieved are also limited by the one-sided, ie overhung bearing of the rotors, so that optimal activations of the comminution material cannot be achieved.
  • the invention has for its object to provide a disintegrator, the blades of which are subject to comparatively little wear and the rotors of which can be driven at high speeds which are desirable for effective fine comminution and activation.
  • the disintegrator should be suitable for technically flawless and economical fine grinding of a wide range of different materials.
  • the stated object is achieved on the basis of a disintegrator of the type specified at the outset in that the blades are essentially curved in the manner of radial turbine blades, the concave curvature in each case in the direction of rotation at the front, and in that the rotors are fastened to respectively assigned hollow shafts which are rotatably mounted on a common fixed axis.
  • the inventive design of the blades results in a turbo effect in the operation of the disintegrator, the immediate effect of which is that; that the blades mainly take on a guiding function for the materials to be shredded and the gas or air throughput and only serve as impact tools to a small extent.
  • the bearing of the rotors via hollow shafts on a common fixed axis not only allows the disintegrator to run up and run continuously without vibrations, it also enables such speeds that the outer blade ring has peripheral speeds close to the speed of sound lend.
  • an extremely effective micronization and activation is achieved, which can be maintained over economically long operating periods due to the reduced blade wear.
  • the materials comminuted with the disintegrator according to the invention have unique properties with regard to the degree of comminution and the activation achieved. What is striking is the observation that the shredded materials do not tend to agglomerate.
  • the comminution material also forms a wear-reducing protective layer on the active surfaces of the blades of the disintegrator according to the invention.
  • leading and trailing edges of the blades can be protected against wear. This can advantageously be done in that the leading and trailing edges of the blades or their wear tabs are armored with a material whose material properties result from a legally derived "high position" between the comminution material and the blade material.
  • relief bores are provided in the rotor disks between the first and third and between the second and fourth blade rings. These relief bores ensure pressure equalization between the individual chambers formed between the blade rings, as a result of which the wear on the blade end faces and the adjacent rotor disk regions is reduced.
  • the housing surrounding the rotors is advantageously horizontally divided in the plane of the fixed axis and is sealed with respect to the hollow shafts led out of the housing, but is not non-positively connected to them.
  • the arrangement is expediently such that the housing and the fixed axis supporting the rotors via the hollow shafts are arranged separately on a common base plate.
  • the hollow shafts of the disintegrator can be directly connected to the drive motors via flat V-belts or via flanged gears with an intermediate coupling.
  • a start control of the motors is expediently available.
  • the method for operating a disintegrator which is part of the invention, is characterized in that the substances to be comminuted are forcibly dosed to the disintegrator and adjusted in quantity using gravity, and the comminuted substances are discharged from the disintegrator in accordance with the comminution performance using the force of gravity, and that Gas stream passing through the disintegrator is partially circulated between the feed zone and the discharge zone.
  • This intended circulation enables the disintegrator according to the invention the peculiar different behavior of the air or gas flow when idling on the one hand and under load running on the other hand. It has been found that the disintegrator passes through the air or gas flow from outside to inside when idling, while this flow direction changes in the opposite direction during load running.
  • the method for operating the disintegrator is furthermore advantageously characterized in that the disintegrator is operated in a closed comminution circuit with an airtight and gas-tight seal at the feed and discharge zone.
  • the hollow shaft bearings of the disintegrator are circulated Run lubricated oil are lubricated, and that this oil flow is used with the help of its parameters pressure, temperature and quantity for protection and temperature control of the disintegrator.
  • FIGS. 1 and 2 To explain the basic structure of the disintegrator, reference is first made to FIGS. 1 and 2.
  • a fixed, rigid and cylindrical axis 3 is non-rotatably attached via lateral supports 2 attached to it.
  • the separate drive of the hollow shafts 4 and 5 via flat V-belts or via flanged gearbox with intermediate coupling, and the two drive motors are not shown in Fig. 1.
  • a rotationally symmetrical rotor In a plane perpendicular to the axis 3, a rotationally symmetrical rotor, generally designated by the reference number 7, is attached to the hollow shaft 4.
  • a rotor generally designated 8 is fastened in a corresponding manner to the hollow shaft 5.
  • the rotors 7 and 8 are driven in opposite directions via the respectively associated hollow shafts 4 and 5, as the direction of rotation arrows 9 and 10 indicate.
  • the rotors 7 and 8 have full disks 11 and 12, respectively, on which the respectively associated blade rings are fastened, which are only indicated schematically in FIG. 1.
  • the rotor 8 carries the first or inner blade ring 13 and the third blade ring 14.
  • the second blade ring 15 and the fourth or outer blade ring 16 are fastened to the rotor 7.
  • the vane rings 13 to 16 alternately intermesh in the sense that each vane ring of one rotor is followed by a vane ring of the other rotor viewed in the radial direction.
  • the blade rings are of course arranged concentrically to one another and to the hollow shafts 4 and 5 and to the fixed axis 3.
  • the base plate 1 has in the example shown a recess for the passage of the rotors 7 and 8 and a housing surrounding the rotors, which is horizontally divided in the plane of the fixed axis 3 and therefore consists of a lower part 17 and an upper part 18.
  • Upper part and lower part can be known not be shown in more detail connected by releasable connecting means.
  • the housing is firmly connected to the base plate via its lower part 17.
  • the hollow shafts 4 and 5 are sealed at 19 and 20 and lead out of the housing 17, 18, to which they are not non-positively connected, however. Sealing at the hollow shaft passages 19 and 20 can be carried out, for example, by a sealing gas supplied under pressure.
  • the housing 17, 18 has an inlet connection 21 which opens into the interior of the disintegrator, which is delimited by the rotor disk 12, the blade ring 13 and a housing wall. At the lower end, the lower housing part 17 has a discharge opening 22. Arrows 23 and 24 mark the throughput direction of the materials to be crushed by the disintegrator.
  • each blade ring 13 to 16 is shown for the sake of simplifying the drawing, which blade is also shown in different exemplary embodiments.
  • the blades of the different blade rings can also have corresponding or similar geometric configurations. It is characteristic of all blades that they are essentially curved in the manner of radial turbine blades, so that special flow conditions resulting from the aforementioned turbo effect result in the channels formed by adjacent blades of a blade ring can form. As can be seen, the concave curvature of all blades is in the direction of rotation (arrows 9 and 10) at the front.
  • the blades 25 of the outer blade ring 16 are equipped with an outwardly facing projection 26 located in the direction of rotation at the rear, which forms an outer deflecting surface 27 which forms an angle ⁇ of approximately 80 ° with the blade position marked by the auxiliary line 28.
  • the angle ⁇ between the blade position 28 and the circumferential direction marked by the auxiliary line 29 is between 20 and 32 °. This angular range is also used for the corresponding angles ⁇ of the other blade rings 13 to 15.
  • the circumferential direction 29 is the perpendicular to the radial line 30 passed through the leading edge of the blade 25.
  • the angles oC of the blades of the other blade rings are defined accordingly.
  • the example of the blade 31 of the blade ring 14 demonstrates the attachment of wear lugs 32 and 33 at the blade inlet and at the blade outlet. These wear lugs 32 and 33 reduce the wear of the blade 31 in the sense that the wear lugs can be slowly reduced by wear without impairing the blade effectiveness.
  • a possible blade design without wear lugs is shown using the example of the blade 34 of the blade ring 15.
  • blades 25, 31, 34 produced in one piece blades welded together from several parts can also be used, as is shown using the example of the blade 35 of the blade ring 13.
  • the blade 35 consists of two Flat pieces 36 and 37 welded to one another at an obtuse angle. It is also possible to weld more than two pieces to one another in order to approximate the shape of the blade to a curved shape of the blade.
  • the blades In order to protect the leading and trailing edges of the blades against wear, they can be provided with an armored material, as is schematically indicated at 38 in the example of the blades 34 and 35. Corresponding armouring 39 can also be attached to the wear lugs, if present, as indicated by the wear lugs 32 and 33 of the blade 31 of the blade ring 14.
  • the full rotor disk 11 of the rotor 7 has relief bores 40 between the blade rings 15 and 16 for pressure equalization.
  • Corresponding relief bores 41 are made in the rotor 8, specifically in an annular disk 42 connecting the two blade rings 13 and 14 to one another.
  • FIG. 4 A system integration of the disintegrator is shown in FIG. 4.
  • the two drive motors 43 and 44 can also be located on the base plate 1.
  • the materials to be shredded are fed to the inlet connection 21 of the disintegrator via controllable and force-dosing cellular wheel locks 45 and 46, an adjoining downpipe 47, a feed zone 48 and a compensator 49.
  • the comminuted material leaves the disintegrator via a compensator 50, a discharge zone 51 and a downpipe 52 and is fed from there to two further discharge rotary valves 53 and 54.
  • To the Feed zone 48 and discharge zone 51 are connected to an air or gas circulation line 55, in which arrows drawn in both possible flow directions indicate the flow change between empty operation and load operation.
  • the circulation lines 55 can also be installed in the disintegrator housing itself as flow channels. Air or inert gas is supplied to the system via line 56 during load operation. Air or gas is supplied in idle mode via line 57. Any air or gas overpressure can escape from the system via line 58, which leads to a filter. A gas connection 59 can also open directly into the circulation line 55.
  • the disintegrator can be operated in an air-tight and gas-tight seal at the feed and discharge zone in a closed comminution circuit, so that the dusts produced during the comminution process cannot escape to the outside.
  • the disintegrator according to the invention was used, for example, for comminuting different minerals up to a Mohs hardness of 9.3 at throughputs between 6 and 8 t / h.
  • the maximum rotor diameter ie the maximum diameter of the rotor 7 on the outer blade ring 16, was 750 mm.
  • the average grain size of the feed was about 12 mm.
  • a fly ash made of lignite coal with the following chemical composition was used
  • This electrostatic precipitator ash had an average grain size before disintegration of 200 ⁇ m.
  • the specific surface area according to Blaine was approximately 4200 cm 2 / g. After disintegration, the grain size was only about 20 ⁇ m and the specific surface area was 9195 cm 2 / g. After subsequent sighting at
  • Fine fraction the specific surface area was 13,360 cm 2 / g.
  • the average residence time of the particles to be comminuted in the disintegrator was less than 1 sec.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Abstract

Bei einem Desintegrator zum Feinstzerkleinern von Stoffen bestimmter Beschaffenheit, mit zwei gegensinnig umlaufend angetriebenen Rotoren (7, 8), die mindestens vier alternierend ineinandergreifende konzentrisch in Kranzform angeordnete Schaufelreihen (13 bis 16) tragen, die den Stofftransport von innen durch die Schaufelreihen hindurch nach außen besorgen, wobei die Schaufeln jeweils in Drehrichtung nach vorn und außen geneigt sind, werden die Schaufeln verschleißarm und die Rotoren für hohe Drehzahlen geeignet dadurch ausgebildet, daß die Schaufeln im wesentlichen nach Art von Radialturbinenschaufeln gekrümmt ausgebildet sind, wobei sich die Konkavkrümmung jeweils in Drehrichtung vorn befindet, und daß die Rotoren an jeweils zugeordneten Hohlwellen (4, 5) befestigt sind, die auf einer gemeinsamen festen Achse (3) drehbar gelagert sind. Durch diese Ausbildung wird ein Turboeffekt erzielt, der die Feinstzerkleinerung überwiegend durch mehrfaches Zusammenprallen der Stoffteilchen im freien Flug erfolgen läßt. Es können dabei sehr hohe Rotordrehzahlen erreicht werden, die eine äußerst wirksame Feinstzerkleinerung und Aktivierung ermöglichen. Der Desintegrator wird zur Erzielung bester Ergebnisse nach einem bestimmten Verfahren betrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen.Desintegrator zum Feinstzerkleinern von anorganischen Stoffen mit vornehmlich kristallinem Aufbau und von tiefgekühlten organischen Stoffen, sowie von entsprechenden Stoffgemischen, mit zwei gegensinnig umlaufend angetriebenen Rotoren, die mindestens vier alternierend ineinandergreifende konzentrisch in Kranzform angeordnete Schaufelreihen tragen, die den Stofftransport von innen durch die Schaufelreihen hindurch nach außen besorgen, wobei die Schaufeln jeweils in Drehrichtung nach vorn und nach außen geneigt sind.
  • Desintegratoren sind bereits in unterschiedlichen Ausführungsformen für die Feinstzerkleinerung von Materialien vorgeschlagen worden. So soll z.B. bei einem bekannten Verfahren zur Aufbereitung von feinkörnigem Baustoffrohgut (DE-AS 12 36 915) ein Desintegrator zum Einsatz gelangen, der so ausgebildet und betrieben werden soll, daß wenigstens drei aufeinanderfolgende Stöße auf jedes Materialteilchen mit einem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stößen von höchstens 0,05 sec gewährleistet sind. Die den Teilchen durch die Schlagkörper oder durch andere Teilchen versetzten Stöße sollen hierbei mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 1S m/s erfolgen. Durch diese Schlagbehandlung soll das Material einer Aktivierung unterworfen worden, die dem Material neue und beträchtlich verbesserte Eigenschaften verleiht. Der hierfür vorgeschlagene Desintegrator ist mit im Querschnitt kreisrunden Schlagstäben ausgerüstet, die einem außerordentlich hohen Verschleiß unterliegen. Darüber hinaus sind die Rotoren einseitig, d.h. fliegend gelagert, so daß die im Interesse einer guten Aktivierung erforderlichen hohen Drehzahlen wegen hierbei unvermeidbar auftretender gefährlicher Schwingungserscheinungen nicht erreicht werden können.
  • Bei einem bekannten Desintegrator der eingangs angegebenen Gattung (DE-AS 12 96 943) wird von.der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß sich während des Zerkleinerungsbetriebes auf den Arbeitsflächen der Schaufeln von selbst eine den Schaufelverschleiß mindernde Schutzschicht bildet, die aus dem zu zerkleinernden Material besteht. Bei einer Ausführungsform dieses bekannten Desintegrators sind die Schaufeln im Interesse einer verbesserten Bildung und Beibehaltung der Schutzschicht an ihren Wirkflächen konkav ausgebildet. Außerdem können die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln durch Schneideinsätze aus hartem abriebfestem Material verstärkt sein. Trotz dieser Maßnahmen unterliegen auch bei diesem bekannten Desintegrator die Schlagkörper, d.h. die Schaufeln, einem für den kontinuierlichen Betrieb untragbar hohen Verschleiß, weil die Zerkleinerung in erster Linie durch die unmittelbare Schlageinwirkung der Schaufeln auf den zu zerkleinernden Stoff herbeigeführt wird. Außerdem sind auch bei diesem bekannten Desintegrator die erreichbaren Höchstdrehzahlen durch die ebenfalls einseitige, d.h. fliegende Lagerung der Rotoren begrenzt, so daß optimale Aktivierungen des Zerkleinerungsgutes nicht erreichbar sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Desintegrator bereitzustellen, dessen Schaufeln nur einem vergleichbar geringen Verschleiß unterliegen und dessen Rotoren mit für eine wirksame Feinstzerkleinerung und Aktivierung wünschenswerten hohen Drehzahlen angetrieben werden können. Dabei soll der Desintegrator für eine technisch einwandfreie und wirtschaftliche Feinstzerkleinerung einer breiten Palette unterschiedlicher Stoffe geeignet sein.
  • Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von einem Desintegrator der eingangs angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß die Schaufeln im wesentlichen nach Art von Radialturbinenschaufeln gekrümmt ausgebildet sind, wobei sich die Konkavkrümmung jeweils in Drehrichtung vorn befindet, und daß die Rotoren an jeweils zugeordneten Hohlwellen befestigt sind, die auf einer gemeinsamen festen Achse drehbar gelagert sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaufeln ergibt sich im Betrieb des Desintegrators ein Turboeffekt, dessen unmittelbare Auswirkung darin besteht; daß die Schaufeln für die zu zerkleinernden Stoffe und den Gas- bzw. Luftdurchsatz hauptsächlich eine Leitfunktion übernehmen und nur noch zum geringen Teil als Schlagwerkzeuge dienen. Dies bedeutet, daß die Feinstzerkleinerung überwiegend durch mehrfaches Zusammenprallen der hoch beschleunigten Teilchen im freien Flug erfolgt, wodurch der Schaufelverschleiß wirksam herabgesetzt wird. Die Lagerung der Rotoren über Hohlwellen auf einer gemeinsamen festen Achse erlaubt nicht nur einen schwingungsfreien Hoch-und Dauerlauf des Desintegrators, sie ermöglicht auch solche Drehzahlen, die dem äußeren Schaufelkranz Umfangsgeschwindigkeiten in der Nähe der Schallgeschwindigkeit verleihen. Dadurch wird im Zusammenwirken mit dem erwähnten Turboeffekt eine äußerst wirksame Feinstzerkleinerung und Aktivierung erzielt, die wegen des herabgesetzten Schaufelverschleisses über wirtschaftlich lange Betriebszeiträume aufrechterhalten werden kann.
  • Der erfindungsgemäße Desintegrator kann zur Feinstzer= kleinerung praktisch sämtlicher Stoffe aus dem anorganischen Bereich mit vornehmlich kristallinem Aufbau, sowie über die ganze Härte-Skala nach Mohs bis etwa 9,5 eingesetzt werden. Aber auch praktisch alle Stoffe aus dem organischen Bereich können mit dem erfindungsgemäßen Desintegrator feinstzerkleinert werden, wenn diese zuvor in bekannter Weise durch Behandlung mit flüssigem Stickstoff auf etwa -160 bis -170 °C tiefgekühlt und entsprechend versprödet werden. Es können auch Gemische aus den angegebenen Bereichen desintegriert werden, und zwar sowohl trocken als auch naß. Die mit dem erfindungsgemäßen Desintegrator zerkleinerten Stoffe besitzen einzigartige Eigenschaften hinsichtlich des Zerkleinerungsgrades und der erzielten Aktivierung. Auffallend ist die Beobachtung, daß die zerkleinerten Stoffe nicht zum Agglomerieren neigen.
  • Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Neigungswinkel zwischen Schaufelstellung und Umfangsrichtung-zwischen 20 und 32° beträgt und wenn-die Schaufeln des äußeren Schaufelkranzes außen eine Abweisfläche besitzen, die mit der Schaufelstellung einen Winkel von etwa 70° bildet. Durch die letztere Maßnahme wird der Verschleiß an den besonders verschleißanfälligen Außenkanten der Schaufeln des äußeren Schaufelkranzes wirksam herabgesetzt. Es hat sich auch gezeigt, daß der
  • Verschleiß am Anfang und Ende der Schaufeln durch Anbringung von Verschleißnasen verringert werden kann. Im übrigen bildet das Zerkleinerungsmaterial auch auf den Wirkflächen der Schaufeln des erfindungsgemäßen Desintegrators eine verschleißmindernde Schutzschicht.
  • Zusätzlich können die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln gegen Verschleiß geschützt sein. Vorteilhaft kann dies dadurch geschehen, daß die Eintritts-und Austrittskanten der Schaufeln oder ihrer Verschleißnasen mit einem Werkstoff aufgepanzert sind, dessen' Werkstoffeigenschaften sich aus einer gesetzmäßig abgeleiteten "Hochlage" zwischen Zerkleinerungsstoff und Schaufelwerkstoff ergeben.
  • Bei Verwendung voller Rotorscheiben und vier daran angebrachter Schaufelkränze hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zwischen dem ersten und dritten sowie zwischen dem zweiten und vierten Schaufelkranz Entlastungsbohrungen in den Rotorscheiben angebracht sind. Diese Entlastungsbohrungen sorgen'für einen Druckausgleich zwischen den einzelnen zwischen den Schaufelkränzen gebildeten Kammern, wodurch der Verschleiß an den Schaufelstirnflächen und den benachbarten Rotorscheibenbereichen herabgesetzt wird.
  • Vorteilhaft ist das die Rotoren umgebende Gehäuse in der Ebene der festen Achse horizontal geteilt und ist gegenüber den aus dem Gehäuse herausgeführten Hohlwellen abgedichtet, mit diesen jedoch nicht kraftschlüssig verbunden. Zweckmäßig ist hierbei die Anordnung so getroffen, daß das Gehäuse und die die Rotoren über die Hohlwellen lagernde feste Achse getrennt auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind.
  • Die Hohlwellen des Desintegrators können über Flachkeilriemen direkt oder über angeflanschte Getriebe mit Zwischenkupplung mit den Antriebsmotoren in Antriebsverbindung stehen. Bei Direktantrieb der Hohlwellen ist zweckmäßig eine Anlaufregelung der Motoren vorhanden.
  • Das zur Erfindung gehörende Verfahren zum Betrieb eines Desintegrators ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu zerkleinernden Stoffe dem Desintegrator zwangsdosiert und mengenregelbar unter Ausnutzung der Schwerkraft aufgegeben und die zerkleinerten Stoffe nach Maßgabe der Zerkleinerungsleistung unter Ausnutzung der Schwerkraft aus dem Desintegrator ausgetragen werden, und daß der den Desintegrator durchsetzende Gasstrom zwischen der Aufgabezone und der Austragszone partiell umgewälzt wird. Dies vorgesehene Umwälzung ermöglicht dem erfindungsgemäßen Desintegrator das ihm eigentümliche unterschiedliche Verhalten des Luft- oder Gasstromes bei Leerlauf einerseits und Lastlauf andererseits. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß der Desintegrator bei Leerlauf den Luft- oder Gasstrom von außen nach innen durchsetzt, während diese Strömungsrichtung bei Lastlauf in die entgegengesetzte Richtung umschlägt.
  • Das Verfahren zum Betrieb des Desintegrators ist weiterhin vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß der Desintegrator unter luft- und gasdichtem .Abschluß an der Aufgabe- und Austragszone in einem geschlossenen Zerkleinerungskreislauf betrieben wird.
  • Weiterhin kann verfahrensgemäß vorgesehen sein, daß die Hohlwellenlagerungen des Desintegrators durch im Kreislauf geführtes Öl geschmiert werden, und daß dieser Olstrom mit Hilfe seiner Parameter Druck, Temperatur und Menge zur Absicherung und Temperaturregelung des Desintegrators verwendet wird.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Desintegrator,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch die Schaufelkränze entsprechend der Linie II-II in Fig. 1,
    • Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen in diesem Fall abgebrochenen Längsschnitt durch den Desintegrator und
    • Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Desintegrationsanlage mit einem Desintegrator.
  • Zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus des Desintegrators wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Auf einer Grundplatte 1 ist über daran angebrachte seitliche Auflager 2 eine feste, biegesteife und zylindrische Achse 3 unverdrehbar befestigt. Konzentrisch zur Achse 3 sind zwei Hohlwellen 4 und 5 angeordnet, die jeweils über zwei mit gegenseitigem Abstand angebrachte geeignete Wälzlager 6 um die Achse 3 drehbar, in axialer Richtung aber unverschiebbar sind. Der getrennte Antrieb der Hohlwellen 4 und 5 über Flachkeilriemen oder über angeflanschte Getriebe mit Zwischenkupplung, sowie die beiden Antriebsmotoren sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
  • In einer zur Achse 3 senkrechten Ebene ist an der Hohlwelle 4 ein allgemein mit der Bezugszahl 7 bezeichneter rotationssymmetrisch ausgebildeter Rotor befestigt. An der Hohlwelle 5 ist auf entsprechende Weise ein allgemein mit 8 bezeichneter Rotor befestigt. Die Rotoren 7 und 8 werden über die jeweils zugehörigen Hohlwellen 4 bzw. 5 gegensinnig angetrieben, wie die Drehrichtungspfeile 9 bzw. 10 zu erkennen geben. Die Rotoren 7 und 8 besitzen volle Scheiben 11 bzw. 12, an denen die je- ,weils zugeordneten Schaufelkränze befestigt sind, die in Fig. 1 nur schematisch angedeutet sind. Der Rotor 8 trägt den ersten oder inneren Schaufelkranz 13 und den dritten Schaufelkranz 14. Am Rotor 7 sind der zweite Schaufelkranz 15 und der vierte oder äußere Schaufelkranz 16 befestigt. Wie ersichtlich ist, greifen die Schaufelkränze 13 bis 16 alternierend in dem Sinne ineinander, daß auf jeweils einen Schaufelkranz des einen Rotors ein Schaufelkranz des anderen Rotors in radialer Richtung betrachtet folgt. Die Schaufelkränze sind selbstverständlich konzentrisch zueinander und zu den Hohlwellen 4 und 5 sowie zur festen Achse 3 angeordnet.
  • Die Grundplatte 1 besitzt im gezeichneten Beispiel eine Aussparung für den Durchtritt der Rotoren 7 und 8 und eines die Rotoren umgebenden Gehäuses, das in der Ebene der festen Achse 3 horizontal geteilt ist und daher aus einem Unterteil 17 und einem Oberteil 18 besteht. Oberteil und Unterteil können auf bekannte nicht näher dargestellte Weise durch lösbare Verbindungsmittel miteinander verbunden sein. Das Gehäuse ist über sein Unterteil 17 fest mit der Grundplatte verbunden. Die Hohlwellen 4 und 5, sind bei 19 und 20 abgedichtet aus dem Gehäuse 17, 18 herausgeführt, mit dem sie jedoch nicht kraftschlüssig verbunden sind. Die Abdichtung an den Hohlwellendurchtritten 19 und 20 kann beispielsweise durch ein unter Druck zugeführtes Sperrgas erfolgen. Auf diese Weise wird sicher verhindert, daß zu zerkleinernde bzw. zerkleinerte Stoffteilchen aus dem Gehäuse austreten. Das Gehäuse 17, 18 besitzt einen Einlaufstutzen 21, der in den Innenraum des Desintegrators einmündet, der von der Rotorscheibe 12, dem Schaufelkranz 13 und einer Gehäusewand begrenzt wird. Am unteren Ende besitzt das Gehäuseunterteil 17 eine Austragsöffnung 22. Pfeile 23 und 24 markieren die Durchsatzrichtung der zu zerkleinernden Stoffe durch den Desintegrator.
  • In Fig. 2 ist von jedem Schaufelkranz 13 bis 16 aus Gründen der Zeichnungsvereinfachung jeweils nur eine Schaufel dargestellt, die zudem noch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen eingezeichnet sind. Selbstverständlich können die Schaufeln der verschiedenen Schaufelkränze auch über einander entsprechende oder ähnliche geometrische Konfigurationen verfügen. Kennzeichnend ist für alle Schaufeln, daß sie im wesentlichen nach Art von Radialturbinenschaufeln gekrümmt ausgebildet sind, so daß sich in den von benachbarten Schaufeln eines Schaufelkranzes gebildeten Kanälen besondere, den erwähnten Turboeffekt ergebende Strömungsbedingungen ausbilden können. Wie ersichtlich ist, befindet sich die Konkavkrümmung aller Schaufeln jeweils in Drehrichtung (Pfeile 9 und 10) vorn.
  • Die Schaufeln 25 des äußeren Schaufelkranzes 16 sind mit einem nach außen weisenden und in Drehrichtung hinten befindlichen Vorsprung 26 ausgerüstet, welcher eine äußere Abweisfläche 27 bildet, die mit der durch die Hilfslinie 28 markierten Schaufelstellung einen Winkel β von etwa 80° bildet. Der Winkel α zwischen der Schaufelstellung 28 und der durch die Hilfslinie 29 markierten Umfangsrichtung liegt zwischen 20 und 32°. Dieser Winkelbereich wird auch für die entsprechenden Winkel α der anderen Schaufelkränze 13 bis 15 zur Anwendung gebracht. Die Umfangsrichtung 29 ist die senkrechte auf die durch die Eintrittskante der Schaufel 25 geführte Radiallinie 30. Die Winkel oC der Schaufeln der übrigen Schaufelkränze sind entsprechend definiert.
  • Am Beispiel der Schaufel 31 des Schaufelkranzes 14 ist die Anbringung von Verschleißnasen 32 und 33 am Schaufeleintritt bzw. am Schaufelaustritt demonstriert. Durch diese Verschleißnasen 32 und 33 wird der Verschleiß der Schaufel 31 in dem Sinne verringert, als die Verschleißnasen ohne Beeinträchtigung der Schaufelwirksamkeit durch Verschleiß langsam abgebaut werden können.
  • Eine mögliche Schaufelausführung ohne Verschleißnasen ist am Beispiel der Schaufel 34 des Schaufelkranzes 15 dargestellt. Anstelle einteilig hergestellter Schaufeln 25, 31, 34 können auch aus mehreren Teilen zusammengeschweißte Schaufeln verwendet werden, wie dies am Beispiel der Schaufel 35 des Schaufelkranzes 13 gezeigt ist. In diesem Fall besteht die Schaufel 35 aus zwei im stumpfen Winkel aneinander geschweißte Flachstücke 36 und 37. Es können auch mehr als zwei Stücke aneinander geschweißt werden, um die Schaufelform möglichst einer gekrümmten Schaufelform anzunähern.
  • Zum Schutz der Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln gegen Verschleiß können diese mit einem aufgepanzertem Werkstoff versehen sein, wie das am Beispiel der Schaufeln 34 und 35 jeweils bei 38 schematisch angedeutet ist. Entsprechende Aufpanzerungen 39 können auch an den ggf. vorhandenen Verschleißnasen angebracht sein, wie das anhand der Verschleißnasen 32 und 33 der Schaufel 31 des Schaufelkranzes 14 angedeutet ist.
  • Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besitzt die volle Rotorscheibe 11 des Rotors 7 zwischen den Schaufelkränzen 15 und 16 Entlastungsbohrungen 40 für den Druckausgleich. Entsprechende Entlastungsbohrungen 41 sind im Rotor 8 angebracht, und zwar in einer die beiden Schaufelkränze 13 und 14 miteinander verbindenden Ringscheibe 42.
  • Eine anlagenmäßige Einbindung des Desintegrators geht aus Fig. 4 hervor. Wie daraus entnehmbar ist, können sich auf der Grundplatte 1 auch die beiden Antriebsmotoren 43 und 44,befinden. Die zu zerkleinernden Stoffe werden über regelbare und zwangsdosierende Zellradschleusen 45 und 46, ein daran anschließendes Hosenrohr 47, eine Aufgabezone 48 und einen Kompensator 49 dem Zulaufstutzen 21 des Desintegrators zugeführt. Das zerkleinerte Gut verläßt den Desintegrator über einen Kompensator 50, eine Austragszone 51 und ein Hosenrohr 52 und wird von dort aus zwei weiteren Austrags-Zellradschleusen 53 und 54 zugeleitet. An die Aufgabezone 48 und die Austragszone 51 ist eine Luft- oder Gasumwälzleitung 55 angeschlossen, in welcher in beide möglichen Strömungsrichtungen eingezeichnete Pfeile den Strömungsumschlag zwischen Leerbetrieb und Lastbetrieb andeuten. Die Umwälzleitungen 55 können auch im Desintegratorgehäuse selbst als Strömungskanäle angebracht sein. Luft oder Inertgas wird dem System bei Lastbetrieb über die Leitung 56 zugeführt. Die Zuführung von Luft oder Gas im Leerlaufbetrieb erfolgt über die Leitung 57. Etwaiger Luft- oder Gasüberdruck kann aus dem System über die Leitung 58 entweichen, die zu einem Filter führt. Ein Gasanschluß 59 kann auch unmittelbar in die Umwälzleitung 55 einmünden.
  • Aufgrund der geschilderten anlagenmäßigen Anordnung kann der Desintegrator unter luft- und gasdichtem Abschluß an der Aufgabe- und Austragszone in einem geschlossenen Zerkleinerungskreislauf betrieben werden, so daß die bei dem Zerkleinerungsvorgang entstehenden Stäube nicht nach außen dringen können.
  • Der erfindungsgemäße Desintegrator wurde beispielsweise zur Zerkleinerung unterschiedlicher Mineral- stoffe bis zu einer Mohs-Härte von 9.3 bei Durchsätzen zwischen 6 bis 8 t/h eingesetzt. Mit Hilfe von zwei Kurzschlußläufermotoren wurden dabei die Rotoren gegenläufig mit einer Drehzahl von 3000 min 1 angetrieben. Der maximale Rotordurchmesser, d.h.der maximale Durchmesser des Rotors 7 am äußeren Schaufelkranz 16 betrug 750 mm. Es waren vier Schaufelkränze mit insgesamt 50 Schaufeln vorgesehen, wobei die Schaufelanzahl von innen nach außen zunahm, und zwar für den Schaufelkranz 13 neun Schaufeln, für den Schaufelkranz 15 zwölf Schaufeln, für den Schaufelkranz 14 vierzehn Schaufeln und für den Schaufelkranz 16 fünfzehn Schaufeln. Die mittlere Körnung des Aufgabegutes betrug etwa 12 mm.
  • Die mit dem erfindungsgemäßen Desintegrator erzielbaren Zerkleinerungsergebnisse werden nachfolgend anhand eines charakteristischen Desintegrationsbeispiels veranschaulicht.
  • Zum Einsatz gelangte eine Flugasche aus Lignit-Kohle folgender chemischer Zusammensetzung
    Figure imgb0001
  • Diese Elektrofilterasche (Efa) hatte eine Korngröße vor der Desintegration von durchschnittlich 200 µm. Die spezifische Oberfläche nach Blaine betrug etwa 4200 cm2/g. Nach der Desintegration betrug die Korngröße nur noch etwa 20 µm und die spezifische Oberfläche 9195 cm2/g. Nach nachfolgender Sichtung beim
  • Feinanteil betrug die spezifische Oberfläche 13.360 cm2/g. Die Verweilzeit der zu zerkleinernden Teilchen im Desintegrator betrug im Durchschnitt weniger als 1 sec.
  • Um den Einfluß der Desintegration bzw. der mechanischen Aktivierung auf die Efa zu veranschaulichen, wurde nach DIN 1164 ein Versuchsprogramm an Beton-Probekörpern durchgeführt. Dieser Beton wurde aus einem Zement F 45 mit stufenweiser Abmagerung durch desintegrierte Efa hergestellt. Der Wasser-Zementwert wurde konstant gehalten. Untersucht wurden die Druck- und Biegezugfestigkeiten der Probekörper in Abhängigkeit von der Alterung.
  • Die den Zeichnungen des Desintegrators beigefügten Diagramme zeigen jeweils die Druck- und Biegefestigkeiten bei Beimischung nichtdesintegrierter Efa (4200 cm2/g) unf desintegrierter und gesichteter Efa (13360 cm2/g). jeweils eine Kurve (a) zeigt den Beton aus 100 %igem F 45 und die andere (b) einen Beton aus 50 %igem F 45 und 50 % Efa.
  • In Diagramm 1 und 2, bei nichtdesintegrierter Efa, lagen die Festigkeiten des Betons mit 50 % F 45 und 50 % Efa immer erheblich unter denen des Betons mit 100 % F 45. Hierbei handelt es sich um den typischen Fall, für den Bfa nur als Füllstoff mit entsprechenden Festigkeitsverlusten Verwendung findet. Im Diagramm 3, nach Desintegration und Sichtung, ist jedoch zu erkennen, daß Kurve b mit 50 % Efa-Anteil, bereits nach sieben Tagen die Druckfestigkeit von Beton mit 100 % F 45 (Kurve a) übersteigt. Bereits nach etwa 28 Tagen liegt Kurve b mit ca. 22 größerer Festigkeit über Kurve a und bleibt in diesem Abstand konstant bis zur Aushärtung von 90 Tagen. Diagramm 4 veranschaulicht ähnliche Verhältnisse.
  • Alle unter Einsatz des erfindungsgemäßen Desintegrators erzielten Proben wiesen keinerlei Haarrisse auf.

Claims (13)

1. Desintegrator zum Feinstzerkleinern von anorganischen Stoffen mit vornehmlich kristallinem Aufbau und von tiefgekühlten organischen Stoffen, sowie von entsprechenden Stoffgenischen, mit zwei gegensinnig umlaufend angetriebenen Rotoren, die mindestens vier alternierend ineinandergreifende konzentrisch in Kranzform angeordnete Schaufelreihen tragen, die den Stofftransport von innen durch die Schaufelreihen hindurch nach außen besorgen, wobei die Schaufeln jeweils in Drehrichtung nach vorn und nach außen geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (25, 31, 34, 35) im wesentlichen nach Art von Radialturbinenschaufeln gekrümmt ausgebildet sind, wobei sich die Konkavkrümmung jeweils in Drehrichtung vorn befindet, und daß die Rotoren (7, 8) an jeweils zugeordneten Hohlwellen (4, 5) befestigt sind, die auf einer gemeinsamen festen Achse (3) drehbar gelagert sind.
2. Desintegrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (0() zwischen Schaufelstellung (28) und Umfangsrichtung (29) zwischen 20 und 32 ° beträgt, und daß die Schaufeln (25) des äußeren Schaufelkranzes (16) außen eine Abweisfläche (27) besitzen, die mit der Schaufelstellung (28) einen Winkel (/3) von etwa 70° bildet.
3. Desintegrator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (31) am Anfang und Ende eine Verschleißnase (32, 33) aufweisen.
4. Desintegrator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln (31, 34, 35) öder ihrer Verschleißnasen (32, 33) mit einem Werkstoff (38, 39) aufgepanzert sind, dessen Werkstoffeigenschaften sich aus einer gesetzmäßig abgeleiteten "Hochlage" zwischen Zerkleinerungswerkstoff und Schaufelwerkstoff ergeben.
5. Desintegrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung voller Rotorscheiben (11, 12) und vier daran angebrachter Schaufelkränze (13 bis 16) zwischen dem ersten und dritten sowie zwischen dem zweiten und vierten Schaufelkranz Entlastungsbohrungen (41, 40) in den Rotorscheiben (42, 11) angebracht sind.
6. Desintegrator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rotoren (7, 8) umgebende Gehäuse (17, 18) in der Ebene der festen Achse (3) horizontal geteilt ist und gegenüber den aus dem Gehäuse hinausgeführten Hohlwellen (4, 5) abgedichtet, mit diesen jedoch nicht kraftschlüssig verbunden ist.
7. Desintegrator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17, 18) und die die Rotoren (7, 8) über die Hohlwellen (4, 5) lagernde feste Achse (3) getrennt auf einer gemeinsamen Grundplatte (1) angeordnet sind.
8. Desintegrator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwellen (4, 5) über Flachkeilriemen direkt oder über angeflanschte Getriebe mit Zwischenkupplung mit den Antriebsnotoren (43, 44) in Antriebsverbindung stehen.
9. Desintegrator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Direktantrieb der Hohlwellen (4, 5) eine Anlaufregelung der Motoren (43, 44) vorhanden ist.
10. Verfahren zum Betrieb eines Desintegrators zum Feinstzerkleinern von anorganischen Stoffen mit vornehmlich kristallinem Aufbau und von tiefgekühlten organischen Stoffen, sowie von entsprechenden Stoffgemischen, insbesondere unter Verwendung eines Desintegrators nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu zerkleinernden Stoffe dem Desintegrator zwangsdosiert und mengenregelbar unter Ausnutzung der Schwerkraft aufgegeben und die zerkleinerten Stoffe nach Maßgabe der Zerkleinerungsleistung unter Ausnutzung der Schwerkraft aus dem Desintegrator ausgetragen werden, und daß der den Desintegrator durchsetzende Gasstrom zwischen der Aufgabezone und der Austragszone partiell umgewälzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der den Desintegrator durchsetzende Gasstrom mindestens teilweise aus einem Inertgas besteht.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Desintegrator unter luft- und gasdichtem Abschluß an der Aufgabe- und Austragszone in einem geschlossenen Zerkleinerungskreislauf betrieben wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwellenlagerungen des Desintegrators durch im Kreislauf geführtes Öl geschmiert werden, und daß dieser ölstrom mit Hilfe seiner Parameter Druck,Temperatur und Menge zur Absicherung und Temperaturregelung des Desintegrators verwendet wird.
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