EP4186596A1

EP4186596A1 - Comminuting method and apparatus

Info

Publication number: EP4186596A1
Application number: EP22201926.7A
Authority: EP
Inventors: Elena Artemieva
Original assignee: Finegri Uab
Current assignee: Finegri Uab
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2023-05-31
Also published as: LT3603811T; DE102018212830B3; EP3603811B1; EP3603811A1

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Feinstzerkleinerung von festen Materialien, die verschieden sein und verschiedene Festigkeitseigenschaften aufweisen können.Bei der Erfindung wird in einer neuen Zerkleinerungsvorrichtung ein mechanisches Zerkleinerungsverfahren, bei dem ein Mahlgut in Form einer Gas-Feststoff-Suspension in Ströme aufgeteilt wird, die in in ihrer Umfangsrichtung geschlossenen Kanälen zwischen Zerkleinerungselementen auf sich gegenläufig drehenden Rotoren gegen die ringförmig angeordneten rotierenden Zerkleinerungselemente eines gegenläufig rotierenden Rotors geführt werden, mit einem in der Regel direkt anschließenden aerodynamischen Verfahren kombiniert, indem eine Kollision der Materialströme aus den Kanälen in einem Ringspalt zwischen den Rotoren unter Verwirbelung herbeigeführt wird. Die Zerkleinerung erfolgt vorzugsweise vor der Produktableitung zusätzlich in einem äußeren Ringbereich zwischen dem Rand der Rotoren und der Gehäusewand, in dem zusätzliche Aufprallplatten angeordnet sind.The invention relates to the field of fine comminution of solid materials, which can be different and have different strength properties in channels that are closed in their circumferential direction between comminution elements on counter-rotating rotors against the ring-shaped rotating comminution elements of a counter-rotating rotor, combined with an aerodynamic process that usually follows directly, in which a collision of the material flows from the channels in an annular gap between the Rotors is brought about under turbulence. The comminution preferably takes place before the product is discharged additionally in an outer ring area between the edge of the rotors and the housing wall, in which additional impact plates are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Feinstzerkleinerung von festen Materialien, die verschiedener Herkunft und Zusammensetzung und von verschiedenem Festigkeitsgrad sein können. Sie kann insbesondere zur Verarbeitung von Mineralien und festen fossilen Rohstoffen jeder Art in der Bau-, Bergbau- und Verhüttungsindustrie, in der chemischen Industrie und in anderen Industrien sowie im Rahmen der Produktion von hochqualitativen Zementen, Kraftfutter, Mehlen und feingemahlenen Mehrkomponentenmischungen aus Mineralien und Pulvern verwendet werden.The invention relates to the field of fine comminution of solid materials, which can be of different origin and composition and of different degrees of strength. In particular, it can be used for the processing of all kinds of minerals and solid fossil raw materials in the construction, mining, smelting, chemical and other industries, as well as in the production of high-quality cements, concentrated feed, flour and finely ground multi-component mixtures of minerals and powders be used.

Die Erfindung wird in Form eines neuen Verfahrens sowie einer speziellen Vorrichtung, in der das Verfahren umgesetzt wird, verwirklicht.The invention is realized in the form of a new method and a special device in which the method is implemented.

Hinsichtlich des technischen Grundgehalts der Erfindung kommt ihr derjenige Stand der Technik am nächsten, der in der internationalen Patentanmeldung WO 99/51352 veröffentlicht wurde. In dieser Veröffentlichung wird ein Verfahren beschrieben, das eine Zerkleinerung eines ggf. vorzerkleinerten Rohmaterials (Mahlguts) beinhaltet. Zum Zweck der Zerkleinerung werden einzelne radial verlaufende Ströme aus dem zu zerkleinernden Material in einer Vielzahl von Kanälen gebildet, die von der Achse einer Vorrichtung mit zwei gegenläufig in einer im Wesentlichen ebenen waagerechten Zone rotierenden Rotoren nach außen verlaufen. In den Kanälen werden die Materialströme einer Zentrifugalkraft unterworfen und die mehr oder weniger groben bzw. feinen Teilchen des Materialstroms treffen bei ihrem Weg zur Peripherie der Rotoren auf Zerkleinerungselemente, die ringförmig auf den sich gegenläufig drehenden Rotoren montiert sind. Dabei werden die Materialströme zwischen den Zusammenstößen mit den Zerkleinerungselementen auf ihrem Weg zur Peripherie der Rotoren beschleunigt. Der Querschnitt (die Umfangskontur) der Kanäle zwischen den Zerkleinerungselementen hat eine geschlossene Form, d.h. die mit den gegenläufigen Rotoren rotierenden Kanalabschnitte haben auf allen Seiten Wände (sind gedeckt). Die Zerkleinerung erfolgt im Wesentlichen aufgrund der Schläge, die auf das zu zerkleinernde Material auf seinem Weg zur Peripherie der Rotoren beim Auftreffen auf die Zerkleinerungselemente einwirken. In der äußersten Zone wird das zerkleinerte Material aus den einzelnen Kanälen zwischen den Zerkleinerungselementen des am weitesten außen liegenden Rings direkt in das Gehäuse der Zerkleinerungsvorrichtung abgegeben und über eine Austrittsöffnung aus dem Gehäuse abgeführt.With regard to the basic technical content of the invention, the state of the art that comes closest to it is that in the international patent application WO 99/51352 has been published. In this publication, a method is described which includes a comminution of an optionally pre-comminuted raw material (ground material). For the purpose of comminution, discrete radial streams of the material to be comminuted are formed in a plurality of channels extending outwardly from the axis of a device having two counter-rotating rotors in a substantially flat horizontal zone. In the channels, the material flows become one Subjected to centrifugal force and the more or less coarse or fine particles of the material flow hit on their way to the periphery of the rotors crushing elements that are mounted in a ring on the counter-rotating rotors. The material flows between the collisions with the shredding elements are accelerated on their way to the periphery of the rotors. The cross-section (circumferential contour) of the channels between the crushing elements has a closed shape, ie the channel sections rotating with the counter-rotating rotors have walls (are covered) on all sides. The comminution is essentially due to the impacts that act on the material to be comminuted on its way to the periphery of the rotors when it hits the comminution elements. In the outermost zone, the comminuted material is discharged from the individual channels between the comminution elements of the outermost ring directly into the housing of the comminution device and discharged from the housing via an outlet opening.

Die in der genannten Veröffentlichung WO 99/51352 gezeigte Vorrichtung ist ein Zerkleinerer, der folgende Komponenten umfasst: ein Gehäuse mit einer axialen Eintritts- und einer tangentialen Austrittsöffnung sowie einer im Wesentlichen zylindrischen ringförmigen Zerkleinerungskammer; in der letzteren sind zwei waagerecht und koaxial angeordnete Rotoren montiert; diese Rotoren können sich im Gegenlauf drehen und sind innen, d.h. auf der dem jeweils anderen Rotor zugewandten Rotorenoberfläche mit ringförmig angeordneten Zerkleinerungselementen versehen, zwischen denen Kanalabschnitte verlaufen, die für die Zentrifugalwirkung sorgen; die zwischen den Zerkleinerungselementen der Rotoren verlaufenden Kanäle weisen einen Querschnitt mit einer geschlossenen Kontur auf. Auf die Offenbarung in der WO 99/51352 wird zur eventuellen Ergänzung der Offenbarung und Begriffsklärung im Hinblick auf Elemente, die auch in der vorliegenden Erfindung genutzt werden, ausdrücklich Bezug genommen.Those in the publication mentioned WO 99/51352 The device shown is a crusher comprising the following components: a housing with an axial inlet and a tangential outlet opening and a substantially cylindrical annular crushing chamber; in the latter two rotors arranged horizontally and coaxially are mounted; these rotors can rotate in counter-rotation and are provided on the inside, ie on the rotor surface facing the respective other rotor, with annularly arranged comminution elements, between which run channel sections which ensure the centrifugal effect; the channels running between the crushing elements of the rotors have a cross-section with a closed contour. On the revelation in the WO 99/51352 is expressly referred to for possible supplementation of the disclosure and clarification of terms with regard to elements that are also used in the present invention.

Ohne die Vorzüge der oben erwähnte Erfindung des Standes der Technik (Verfahren, Anlage) herabsetzen zu wollen, kann nichtsdestotrotz gesagt werden, dass sie einen wesentlichen Nachteil aufweist, nämlich dass bei ihr nur ein einziges Zerkleinerungsprinzip zur Anwendung kommt, nämlich eine Zerkleinerung des Materials aufgrund der Schlagwirkung bei seinem Auftreffen auf die mit den Rotoren gegenläufig rotierenden Zerkleinerungselemente der Zerkleinerungsvorrichtung (Mahlvorrichtung). Das begrenzt den Zerkleinerungsgrad. Um Feinstpartikel zu erhalten, ist ein anschließendes weiteres Vermahlen in einer anderen Zerkleinerungsvorrichtung erforderlich, die nach einem anderen Zerkleinerungsverfahren arbeitet. Deshalb ist bei einem Verfahren bzw. einer Anlage des genannten Standes der Technik nach den einzelnen Mahlgängen in der Regel eine zusätzliche Auftrennung (Klassierung) des Mahlguts in verschiedene Teilchengrößenfraktionen notwendig. Es ist somit in der Regel nicht möglich, in einem einzigen Zerkleinerungsdurchgang in ein und demselben Zerkleinerer direkt Feinstpartikel zu produzieren. Dadurch erhöhen sich die Investitions- und Energiekosten der Anlage.Without wanting to belittle the advantages of the above-mentioned invention of the prior art (process, plant), it can nevertheless be said that it has a major disadvantage, namely that it uses only a single crushing principle, namely crushing of the material due to the impact effect when it hits the comminution elements of the comminution device (grinding device) rotating in opposite directions with the rotors. This limits the degree of comminution. In order to obtain very fine particles, subsequent further grinding is required in another comminution device that works according to a different comminution method. Therefore, in a method or a plant of the stated prior art, an additional separation (classification) of the ground material into different particle size fractions is generally necessary after the individual grinding operations. As a rule, it is therefore not possible to directly produce very fine particles in a single comminution pass in one and the same comminutor. This increases the investment and energy costs of the system.

Zum allgemeinen Stand der Technik kann noch verwiesen werden auf die Veröffentlichungen RU 2070094 Cl, 10.12.1996 bzw. WO 25/15818 sowie die Fachveröffentlichung A. A. Griffith: The phenomenon of rupture and flow in solids, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 221, 1921, S. 582-593 .For the general state of the art, reference can also be made to the publications RU 2070094 C1, December 10, 1996 and WO 25/15818 as well as the specialist publication AA Griffith: The phenomenon of rupture and flow in solids, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 221, 1921, pp. 582-593 .

Es ist die Aufgabe der hierin beschriebenen Erfindung, unter teilweisem Rückgriff auf Verfahrens- und Vorrichtungselemente des genannten Standes der Technik einen sehr hohen Zerkleinerungsgrad in ein und derselben Anlage zu erreichen, so dass entweder direkt in einem Mahldurchgang die gewünschten Feinstteilchen eines geeigneten Materials erhalten werden, oder wenigstens die Anzahl der zusätzlich erforderlichen Zerkleinerungsstufen (Mahlstufen) und Klassierstufen und damit die Investitionskosten der Gesamtanlage und der Energieverbrauch vermindert werden können.It is the object of the invention described herein, with partial recourse to process and device elements of the prior art mentioned to achieve a very high degree of comminution in one and the same plant, so that either the desired finest particles of a suitable material are obtained directly in one grinding pass, or at least the number of additionally required comminution stages (grinding stages) and classification stages and thus the investment costs of the entire plant and the energy consumption are reduced can become.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie eine dieses Verfahren verwirklichende Vorrichtung gelöste, wie sie in den Punkten beschrieben werden.This object is achieved by a method and a device realizing this method, as described in the points.

Dabei ist zum besseren und sachgemäßen Verständnis der Punkte und der darin verwendeten Begriffe der Inhalt der nachfolgenden Beschreibung heran zu ziehen, die besonders unter Bezugnahme auf zwei Figuren bevorzugte Ausführungsformen und zusätzliche Elemente und Merkmale der vorliegenden Erfindung in näheren Einzelheiten erläutert.For a better and proper understanding of the points and the terms used therein, the content of the following description should be used, which explains preferred embodiments and additional elements and features of the present invention in more detail, particularly with reference to two figures.

In den Figuren ist

in Figur 1 der vertikale Teilschnitt durch eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung dargestellt, und
in Figur 2 ein Schnitt in der Ebene A-A gemäß Figur 1 dargestellt.

In the figures is

in figure 1 the vertical partial section represented by an overall view of a comminution device according to the invention, and
in figure 2 a section in the plane AA according to figure 1 shown.

Der Lösung der oben genannten Aufgabe dient das hierin offenbarte Zerkleinerungsverfahren, bei dem in einer Anlage bzw. Vorrichtung zwei unterschiedliche Zerkleinerungsprinzipien kombiniert sind. Das zu zerkleinernde Material wird zuerst - im Wesentlichen wie im Stand der Technik - in Form eines Zweiphasenmediums (Gemisch aus dem Material und Gas; Suspension des Materials in einer Gasphase) in Teilströmen durch radiale Kanäle von zwei gegenläufig rotierenden Mahlelementen (Rotoren) von der Achse des Zerkleinerers weg zu seiner Peripherie geführt. In den Kanälen kollidiert der jeweilige Materialstrom nacheinander mit Zerkleinerungselementen, die auf den sich im Gegenlauf drehenden Rotoren montiert sind. Die Materialströme werden in den Kanälen auf den Rotoren in radialer Richtung beschleunigt. Der Kanalquerschnitt (die Kanalwandung) hat die Form einer geschlossenen Kontur.The comminution method disclosed herein, in which two different comminution principles are combined in one system or device, serves to solve the above-mentioned task. The material to be crushed is first - essentially as in the prior art - in the form of a two-phase medium (mixture of the material and gas; suspension of the material in a gas phase) in partial flows through radial channels of two counter-rotating grinding elements (rotors) from the axis of the shredder away to its periphery. In the Channels, the respective material flow collides one after the other with shredding elements that are mounted on the counter-rotating rotors. The material flows are accelerated in the radial direction in the channels on the rotors. The channel cross-section (the channel wall) has the shape of a closed contour.

Die Zerkleinerung geschieht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur durch zahlreiche Zusammenstöße zwischen den in Zentrifugalrichtung beschleunigten Materialströmen und Zerkleinerungselementen, sondern zusätzlich durch mehrfache Zusammenstöße zwischen den Partikeln des Gas- und Materialgemischs in einer äußersten Ringzone der Rotoren, in die die verschiedenen Materialströme aus den Kanälen austreten, und zwar insbesondere in aerodynamischen Wirbeln, die im peripheren Bereich der Rotoren durch zusätzliche Hohlräume (Blindlöcher, Sacklöcher) verstärkt werden, die in der Randzone der Rotoren vorgesehen sind.In the method according to the invention, comminution occurs not only as a result of numerous collisions between the material streams accelerated in the centrifugal direction and comminution elements, but also as a result of multiple collisions between the particles of the gas and material mixture in an outermost ring zone of the rotors, into which the various material streams emerge from the channels , in particular in aerodynamic vortices, which are amplified in the peripheral area of the rotors by additional cavities (blind holes, blind holes) provided in the peripheral zone of the rotors.

Eine weitere Zerkleinerung erfolgt in einem äußeren Ringbereich (Umfangsspalt) zwischen den Rotoren und dem Gehäuse. In diesem Ringbereich befinden sich zusätzliche Aufprallplatten mit veränderlicher Form und einstellbarem Neigungswinkel. Das ermöglicht eine aerodynamische Störwirkung beim Zusammenstoß der Partikel mit hoher Frequenz, wobei sich die Partikelart, Partikelgröße und Krafteinwirkung ändert. Mit Hilfe von auf dem Gehäuse des Zerkleinerers montierten Luftabsaugvorrichtungen (Entlüftern) kann die Konzentration des Zweiphasenmediums (Gemisch aus Gas und Materialstrom) im Gehäuse verändert werden. Das erhöht die Zerkleinerungsleistung im Endstadium, bevor der Fertigstoff aus dem Zerkleinerer abgeführt wird.Further comminution takes place in an outer ring area (circumferential gap) between the rotors and the housing. In this ring area are additional impact plates with variable shape and adjustable angle of inclination. This allows for aerodynamic disruption when particles collide at high frequency, changing particle type, particle size, and force impact. The concentration of the two-phase medium (mixture of gas and material flow) in the housing can be changed with the help of air extraction devices (vents) mounted on the housing of the shredder. This increases the shredding capacity in the final stage before the finished material is discharged from the shredder.

Durch das Zusammenwirken eines mechanischen und eines aerodynamischen Zerkleinerungsverfahrens in ein und derselben Anlage wird bei der Zerkleinerung (beim Bruch der Partikel) innerhalb des Gehäuses der Zerkleinerungsvorrichtung die Zustandsenergie (potentielle Energie) der elastischen Formänderung der Partikel (Festkörperbruchmechanik) in Wärmeenergie umgewandelt. Dementsprechend ergibt sich die Möglichkeit, das Material nicht nur zu zerkleinern, sondern gleichzeitig auch noch zu trocknen (falls es zu feucht ist).Through the interaction of a mechanical and an aerodynamic comminution process in one and the same system, during comminution (when the particles break) inside the housing of the comminution device the state energy (potential energy) of the elastic deformation of the particles (solid fracture mechanics) is converted into heat energy. Accordingly, there is the possibility of not only shredding the material, but also drying it at the same time (if it is too damp).

Das vorgestellte Zerkleinerungsverfahren ermöglicht es, zwei unterschiedliche Zerkleinerungsmethoden zu kombinieren, verschiedene Partikelzerkleinerungs- und -bruchmethoden schrittweise zu ändern, anzupassen und in einer Anlage zu vereinen.The comminution process presented makes it possible to combine two different comminution methods, to gradually change and adapt different particle comminution and fracture methods and to combine them in one system.

Die Änderung des Zerkleinerungsprozesses erfolgt durch Formänderung der Zerkleinerungselemente und Wechseln von der aerodynamischen Methode zur mechanischen und umgekehrt. Dementsprechend werden in ein und derselben Anlage zwei unterschiedliche Zerkleinerungstechniken genutzt.The change in the crushing process is done by changing the shape of the crushing elements and changing from the aerodynamic method to the mechanical one and vice versa. Accordingly, two different shredding techniques are used in one and the same plant.

Im hierin offenbarten Verfahren kann das zu zerkleinernde Material auf verschiedene Weise zugeführt werden: entweder im freien Materialfluss, gegebenenfalls unterstützt durch Ansaugen des Materials durch die Eintrittsöffnung mittels Unterdruckerzeugung im Gehäuse oder zwangsweise durch Zufuhrvorrichtungen verschiedener Art (Beschickungsförderer).In the method disclosed herein, the material to be shredded can be fed in various ways: either in the free flow of material, optionally supported by suction of the material through the inlet opening by generating negative pressure in the housing, or forced by feeding devices of various types (feed conveyors).

Das zu zerkleinernde Material wird durch Zentrifugalkräfte bei der Drehung der Rotoren von der Rotorachse zur Peripherie beschleunigt.The material to be shredded is accelerated from the rotor axis to the periphery by centrifugal forces as the rotors rotate.

Die erste Zerkleinerungsstufe erfolgt im Ringbereich der hier offenbarten Anlage, der sich nahe der senkrechten Achse der Rotoren bzw. der axialen Eintrittsöffnung befindet. In diesem Bereich kommt es zu einem Sprödbruch der Partikel, indem diese mit den sich gegenläufig auf Kreisbahnen bewegenden Zerkleinerungselementen kollidieren.The first comminution stage takes place in the ring area of the plant disclosed here, which is located near the vertical axis of the rotors or the axial inlet opening. In this area, the particles break brittle as they collide with the crushing elements moving in opposite directions on circular paths.

Eine weitere Zerkleinerung erfolgt mit Hilfe einer Reihe von Zerkleinerungselementen (Aufprallplatten) bei Kollisionen mit hoher Geschwindigkeit im Ringbereich, der etwas weiter von der Rotorachse entfernt ist. Bezogen auf die vorhergehende Zerkleinerungszone kann er als äußerer Bereich bezeichnet werden. Die Aufprallplatten unterschiedlicher Größe und Konfiguration sind auf den Ringeinsätzen auf den zueinander gewendeten Flächen des oberen und unteren Rotors montiert.Further crushing occurs with the help of a series of crushing elements (impact plates) in high-speed collisions in the ring area, which is slightly further from the rotor axis. In relation to the previous crushing zone, it can be referred to as the outer area. Impingement plates of various sizes and configurations are mounted on ring inserts on the facing surfaces of the upper and lower rotors.

Es schließt sich ein weiterer Wechsel der Zerkleinerungselemente und dementsprechend auch der Zerkleinerungstechnik an. In Ringbereichen, die auch als weiter außen liegende Bereiche bezogen auf die vorhergehenden Zonen bezeichnet werden können, kollidieren dabei zahlreiche materialtragende Luftströme aus den Kanälen der Rotoren, was eine zusätzliche Zerkleinerung bewirkt. Falls die Zerkleinerung noch weiter fortgesetzt werden soll, kann ein weiterer Ringbereich eingerichtet werden. Dieser Bereich kann wiederum als äußerer Bereich bezeichnet werden, bezogen auf die vorhergehenden Zonen. In diesem Bereich geschieht die Zerkleinerung in aerodynamischen Wirbeln, die in zylindrischen Hohlräumen bzw. Vertiefungen entstehen. Diese Hohlräume befinden sich in äußeren Ringbereichen der Rotoren, in denen keine Kanäle mehr vorhanden sind.This is followed by a further change in the comminution elements and, accordingly, also in the comminution technology. In ring areas, which can also be referred to as areas lying further outside in relation to the preceding zones, numerous material-carrying air streams from the channels of the rotors collide, which causes additional comminution. If shredding is to be continued further, another ring area can be set up. Again, this area can be referred to as the outer area in relation to the preceding zones. In this area, the comminution takes place in aerodynamic vortices that arise in cylindrical cavities or depressions. These cavities are located in the outer ring areas of the rotors, in which there are no longer any channels.

Eine noch weitergehende Zerkleinerung erfolgt mit zusätzlichen Zerkleinerungselementen, die sich unmittelbar innerhalb der Kammer befinden, und zwar an deren Wand und in einem Bereich zwischen den Rändern der Rotoren und der Wand. Diese Zerkleinerungselemente stellen Aufprallplatten dar, deren Form und Winkel zur Kammerwandfläche je nach Materialfestigkeit geändert werden können. Die Aufprallplatten können sowohl in einer Reihe als auch in mehreren Reihen übereinander angeordnet werden. Zur Maximierung der Produktivität des Zerkleinerers sind auf dem Gehäuse Vorrichtungen zur Abführung von Luft von den Rotorenoberflächen (von den dem Gehäuse zugewandten Rotorenaußenflächen) installiert, um die Konzentration des Materials in dem Zweiphasenmedium (des zu zerkleinernden Materials) nach Bedarf zu ändern. Dies führt zu einer effizienteren Zerkleinerung im zusätzlichen äußersten Ringbereich.Even further comminution is achieved with additional comminution elements located immediately inside the chamber, on the wall thereof and in an area between the edges of the rotors and the wall. These crushing elements are impact plates whose shape and angle to the chamber wall surface can be changed depending on the strength of the material. The impact plates can be arranged in one row or in several rows one above the other. To the To maximize the productivity of the crusher, devices are installed on the housing for removing air from the rotor surfaces (from the rotor outer surfaces facing the housing) in order to change the concentration of the material in the two-phase medium (the material to be crushed) as required. This leads to a more efficient comminution in the additional outermost ring area.

Durch Kombination einer mechanischen und einer aerodynamischen Zerkleinerungsmethode in ein und derselben Anlage wird bei der Zerkleinerung innerhalb des Zerkleinerergehäuses die Zustandsenergie (potentielle Energie) der elastischen Formänderung (Festkörperbruchmechanik) in Wärmeenergie umgewandelt. Dementsprechend ergibt sich die Möglichkeit, das Material nicht nur zu zerkleinern, sondern auch gleichzeitig zu trocknen (falls es zu feucht ist).By combining a mechanical and an aerodynamic shredding method in one and the same system, the state energy (potential energy) of the elastic deformation (solid fracture mechanics) is converted into thermal energy during shredding inside the shredder housing. Accordingly, there is the possibility of not only shredding the material, but also drying it at the same time (if it is too damp).

Abhängig von der Materialart, Materialfestigkeit, anfänglichen Partikelgröße und gewünschten Zerkleinerungsstufe können entweder alle beschriebenen Zerkleinerungs- und Bruchtechniken in den entsprechenden Zonen verwenden werden oder nur zwei bis drei davon. In den meisten Fällen geschieht der Übergang von einer Technik zur anderen in der beschriebenen Reihenfolge.Depending on the material type, material strength, initial particle size and desired level of comminution, either all of the described comminution and crushing techniques can be used in the appropriate zones, or only two to three of them. In most cases, the transition from one technique to another occurs in the order described.

Für den Zerkleinerer, in dem diese Technik zur Anwendung kommt, bedeutet es, dass die Ringbereiche blockweise kombiniert werden können und dass die Anzahl dieser Blöcke mit unterschiedlichen Zerkleinerungsmethoden erhöht bzw. reduziert werden kann.For the crusher using this technique, it means that the ring areas can be combined in blocks and that the number of these blocks can be increased or decreased with different crushing methods.

Die oben beschriebene Aufgabe wird auf der Ebene der Zerkleinerungsvorrichtung durch eine Vorrichtung gelöst, die folgende Komponenten umfasst: ein Gehäuse mit einer axialen Eintrittsöffnung, einer tangentialen Austrittsöffnung und einer ringförmigen, im Wesentlichen zylindrischen Zerkleinerungskammer. In der letzteren sind zwei waagerecht und koaxial angeordneten Rotoren montiert. Die Rotoren können sich gegenläufig drehen und sind innen, auf den einander zugewandten Seiten, mit ringförmig angeordneten Zerkleinerungselementen versehen, die schräg zum Rotorkörper montiert sind und zwischen denen Kanäle mit einem Querschnitt geschlossener Form vorhanden sind. Die äußeren, kanalfreien Ringbereiche der Rotoren haben zusätzlich Hohlräume (Vertiefungen, Blind- oder Sacklöcher), die eine zusätzliche Zerkleinerungszone bilden.The object described above is achieved at the level of the crushing device by a device comprising the following components: a housing with an axial inlet opening, a tangential outlet opening and an annular, substantially cylindrical grinding chamber. In the latter two horizontally and coaxially arranged rotors are mounted. The rotors can counter-rotate and are internally, on the sides facing each other, provided with crushing elements arranged in a ring, mounted obliquely to the rotor body and between which there are channels with a cross-section of closed shape. The outer, channel-free ring areas of the rotors also have cavities (depressions, blind or blind holes) that form an additional comminution zone.

Die zusätzlichen Zerkleinerungselemente (Hohlräume) können auch konisch sein und sich beispielsweise in Richtung ihrer freien Öffnung verengen.The additional comminution elements (cavities) can also be conical and, for example, narrow in the direction of their free opening.

Die zusätzlichen Zerkleinerungselemente (Aufprallplatten) sind dünne, normalerweise aus hochfesten und nicht brüchigen keramischen Stoffen hergestellte Platten. Je nach Festigkeit des zu zerkleinernden Materials kann ihre Form und Konfiguration unterschiedlich sein.The additional crushing elements (impact plates) are thin plates, usually made of high-strength and non-brittle ceramic materials. Depending on the strength of the material to be crushed, their shape and configuration can be different.

Zusätzliche Zerkleinerungselemente befinden sich innerhalb des Zerkleinerergehäuses, und zwar zwischen der Innenwand des Gehäuses (der Zerkleinerungskammer) und den Rändern der Rotoren. Diese sind Aufprallplatten mit veränderlicher Form. Beim Aufprall des Materialstrahls ändert sich der Neigungswinkel dieser Aufprallplatten. Dadurch wird eine aerodynamische Störwirkung auf das Material erzeugt und eine zusätzliche Zerkleinerungszone gebildet.Additional grinding elements are located within the grinder housing, between the inner wall of the housing (the grinding chamber) and the rims of the rotors. These are variable shape impact plates. When the material jet impacts, the angle of inclination of these impact plates changes. This creates an aerodynamic disruptive effect on the material and creates an additional comminution zone.

Auf dem Gehäuse des Zerkleinerers sind vorteilhafter Weise auch Luftentnahmeeinrichtungen angebracht. Durch die mehr oder weniger intensive Abführung von Luft von der Oberfläche (Außenseite) der Rotoren kann die Konzentration des zu zerkleinernden Materials im Zweiphasenmedium im Gehäuse verändert werden. Das ermöglicht eine effizientere Zerkleinerung in der zusätzlichen Ringzone zwischen der Innenwand des Gehäuses und den Rändern der Rotoren.Air extraction devices are advantageously also attached to the housing of the shredder. The concentration of the material to be shredded in the two-phase medium in the housing can be changed by the more or less intensive removal of air from the surface (outside) of the rotors. This enables a more efficient Crushing in the additional ring zone between the inner wall of the housing and the edges of the rotors.

Nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren besteht die Zerkleinerungseinheit aus einem Gehäuse 1 mit einer axialen Eintrittsöffnung 2, einem darunter angebrachten Verteiler (Schleuderstreuer G) und einer tangentialen Austrittsöffnung 3 sowie einem ringförmigen Gehäusebereich, der eine Zerkleinerungskammer 4 bildet, in der waagerecht angeordnete und sich gegenläufig drehende Rotoren 5 und 6 untergebracht sind, auf deren einander zugewandten Rotorenflächen Zerkleinerungselemente 8, 9, 10, 16 und 17 in ringförmigen Reihen montiert sind. Die Rotoren 5 und 6 haben einen gemeinsamen Antrieb (der auf der Figur nicht gezeigt ist).Referring now to the figures, the comminution unit consists of a housing 1 with an axial inlet opening 2, a diffuser (spun spreader G) mounted underneath and a tangential outlet opening 3, and an annular housing section defining a comminution chamber 4 in which horizontally arranged and counter-rotating rotating rotors 5 and 6 are accommodated, on the mutually facing rotor surfaces of which crushing elements 8, 9, 10, 16 and 17 are mounted in annular rows. The rotors 5 and 6 have a common drive (which is not shown on the figure).

Zwischen den Zerkleinerungselementen 8, 9, 10, 16 und 17 verlaufen Kanäle, deren Querschnitt sich in radialer Richtung von der Achse zur Peripherie der Zerkleinerungskammer 4 durch Reduzierung der Kanalhöhe verengt. Eine zur Achse der Rotoren 5 und 6 nächstliegende ringförmige Reihe von Paddeln 7 und Kanälen 17 zwischen diesen Paddeln gehört zur Beschleunigungszone des zu zerkleinernden Materials. Die Ober- und Unterseiten der Kanäle sind werden gebildet von Flächen des jeweiligen Rotors und Flächen eines jeweils zugeordneten konzentrischen Ringes 11, 12, 13, 14, 15 und 18, der jede Reihe der Paddel 7 und Zerkleinerungselemente 8, 9, 10 und 16, 17 überdeckt. Die Ringe 11, 12, 13, 14, 15, 18 sind mit den jeweiligen Zerkleinerungselementen 8, 9, 10 und 16, 17 fest und spielfrei verbunden und rotieren beim Betrieb der Anlage zusammen mit diesen. Die Ringe 11 bis 18 können lösbar montiert sein oder als fester Bestandteil der Rotoren 5 und 6 gefertigt werden. Sie können ferner als durchgehender oder segmentierter Ring gefertigt werden. Dabei überdeckt jeder Satz der Segmente einen einzelnen Kanal zwischen den Paddeln 7 und Zerkleinerungselementen. Die Seitenflächen der Kanäle werden von der Vorderseite jedes Paddels 7 oder Zerkleinerungselements 8, 9, 10, 16, 17 und der Rückseite des benachbarten Paddels oder Zerkleinerungselements gebildet.Channels run between the crushing elements 8, 9, 10, 16 and 17, the cross-section of which narrows in the radial direction from the axis to the periphery of the crushing chamber 4 by reducing the channel height. An annular series of paddles 7 closest to the axis of the rotors 5 and 6 and channels 17 between these paddles belong to the acceleration zone of the material to be crushed. The upper and lower sides of the channels are formed by faces of the respective rotor and faces of a respective associated concentric ring 11, 12, 13, 14, 15 and 18 which each row of paddles 7 and crushing elements 8, 9, 10 and 16, 17 covered. The rings 11, 12, 13, 14, 15, 18 are connected to the respective crushing elements 8, 9, 10 and 16, 17 firmly and without play and rotate together with them during operation of the system. The rings 11 to 18 can be detachably mounted or can be manufactured as an integral part of the rotors 5 and 6. They can also be manufactured as a continuous or segmented ring. Each set of segments covers a single channel between the paddles 7 and crushing elements. The side surfaces of the channels are from the front of each paddle 7 or Crushing element 8, 9, 10, 16, 17 and the back of the adjacent paddle or crushing element formed.

In mindestens einer zusätzlichen ringförmigen Reihe befinden sich Zerkleinerungselemente in Form von konischen Vertiefungen (Hohlräumen, Sacklöchern) 21, 22 auf den einander zugewendeten Flächen Randflächen der Rotoren 5 und 6.In at least one additional annular row there are crushing elements in the form of conical depressions (cavities, blind holes) 21, 22 on the mutually facing surfaces edge surfaces of the rotors 5 and 6.

Als weitere Zerkleinerungseinheit sind Aufprallplatten veränderlicher Form an der Innenwand des Gehäuses der Zerkleinerungskammer montiert. Der Neigungswinkel dieser Aufprallplatten 23, 24, 25 zur Innenwand der Zerkleinerungskammer kann ebenfalls geändert werden.As another crushing unit, impact plates of variable shape are mounted on the inner wall of the body of the crushing chamber. The angle of inclination of these impact plates 23, 24, 25 to the inner wall of the crushing chamber can also be changed.

Die Zerkleinerungsvorrichtung funktioniert wie folgt: Die Zufuhr des Ausgangsmaterials einer Ausgangskorngröße erfolgt durch freien Materialfluss oder Ansaugen durch einen Unterdruck im Gehäuse über die Eintrittsöffnung oder durch Zufuhrapparaturen verschiedener Art (Beschickungsförderer). Das Material wird in die Beschleunigungszone des oberen Rotors 5 des Zerkleinerers zugeführt, wo sich seine Partikeln bei der Rotation entlang der Fläche von Beschleunigungspaddeln 7 in radialer Richtung bewegen. Sobald die Partikel ihre Höchstgeschwindigkeit erreicht haben, weisen sie auch eine gewisse Abfluggeschwindigkeit sowie einen Abflugwinkel und eine freie Flugstrecke (Trajektorie) in die Sprödbruchzone (Zone A) auf. In dieser Zone kollidieren die Partikel mit den auf sie zulaufenden Zerkleinerungselementen 8, wodurch es zum Sprödbruch kommt. Die Partikelmasse besteht danach aus einzelnen Bruchstücken, deren Mikrohärte jene der Anfangspartikel übersteigt. Zur Fortsetzung einer effizienten Zerkleinerung werden in dieser Zone durch Rotieren des Rotors die Bruchstücke entlang des Zerkleinerungselements 8 beschleunigt. Sobald die erforderliche Geschwindigkeit erreicht ist, kollidieren sie mit den Zerkleinerungselementen 9 des nächsten Rotorelements, wodurch die Materialoberfläche wiederum vergrößert wird.The crushing device works as follows: The feed of the starting material of a starting grain size is carried out by free material flow or suction by a negative pressure in the housing via the inlet opening or by feeding devices of various types (feed conveyor). The material is fed into the acceleration zone of the upper rotor 5 of the crusher, where during rotation its particles move along the surface of acceleration paddles 7 in the radial direction. Once the particles have reached their maximum speed, they also have a certain take-off speed and take-off angle and a free flight path (trajectory) into the brittle fracture zone (Zone A). In this zone, the particles collide with the comminution elements 8 running towards them, resulting in brittle fracture. The particle mass then consists of individual fragments whose microhardness exceeds that of the initial particles. In order to continue efficient comminution, the fragments are accelerated along the comminution element 8 in this zone by rotating the rotor. Once the required speed is reached, they collide with the crushing elements 9 of the next rotor element, whereby the material surface is again increased.

Auf die gleiche Weise geschieht auch der Übergang zu den Zerkleinerungselementen 10, 16, 17 der nächsten Reihe.The transition to the crushing elements 10, 16, 17 of the next row also takes place in the same way.

Anschließend bewegen sich die Partikel in radialer Richtung in die Zone der Krafteinwirkung auf die gesamte Partikeloberfläche (Zone B). Diese Zone enthält keine Zerkleinerungselemente mehr, aber enthält eine Reihe von aerodynamischen Vorrichtungen in Form von Hohlräumen (Vertiefungen, Sacklöchern) 21, 22. In diesen wird die Zerkleinerungsmethode gewechselt. Die Partikel des bereits teilweise zerkleinerten Materials aus den verschiedenen Kanälen kollidieren mit einer hohen Geschwindigkeit und einer hohen Frequenz im äußersten Ringspalt zwischen den sich gegenläufig drehenden Rotoren. Das geschieht durch eine aerodynamische Störwirkung und dadurch entstehende aerodynamische Wirbel. Die Größe, Masse und spezifische Oberfläche der Partikel unterscheiden sich nunmehr wesentlich von den Charakteristika des Ausgangsmaterials in der Zone A.The particles then move in a radial direction into the zone where the force acts on the entire particle surface (zone B). This zone no longer contains crushing elements, but contains a number of aerodynamic devices in the form of cavities (depressions, blind holes) 21, 22. The crushing method is changed in these. The particles of the already partially crushed material from the various channels collide at high speed and high frequency in the outer annular gap between the counter-rotating rotors. This happens through an aerodynamic interference effect and the resulting aerodynamic vortices. The size, mass and specific surface area of the particles now differ significantly from the characteristics of the starting material in Zone A.

Eine Zone C, in der die Teilchen der Materialströme miteinander und Aufprallplatten kollidieren, befindet sich noch weiter entfernt von der senkrechten Achse der sich drehenden Rotoren. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rotorenscheiben und des Materials darauf ist in dieser Zone noch höher. Die geänderte Rotorenkonfiguration in dieser Zone ermöglicht es, eine Kollision einer Vielzahl von Luftströmen mit maximaler Konzentration an Festpartikeln aus den Kanälen des oberen und unteren Rotors herbeizuführen. Die Partikelzerkleinerung erfolgt durch Kollidieren des Materials, ähnlich wie in Strahlmühlen, aber mit unvergleichlich höheren Geschwindigkeiten bei minimalen Energiekosten.A zone C, where the particles of the material streams collide with each other and impact plates, is located further away from the vertical axis of the rotating rotors. The peripheral speed of the rotor disks and the material on them is even higher in this zone. The changed configuration of the rotors in this zone makes it possible to bring about a collision of a large number of air flows with the maximum concentration of solid particles from the channels of the upper and lower rotors. Particle size reduction occurs by colliding the material, similar to jet mills, but at incomparably faster speeds with minimal energy costs.

Die Krafteinwirkung auf fast die ganze Partikeloberfläche und die anschließende Abführung des Materials aus dem Gehäuse erfolgt durch die senkrechte axiale Geschwindigkeitskomponente über eine tangential angeordnete Austrittsöffnung.The effect of force on almost the entire particle surface and the subsequent removal of the material from the housing takes place through the vertical axial velocity component via a tangentially arranged outlet opening.

Auf dem Gehäuse des Zerkleinerers sind auch Luftentnahmeeinrichtungen angebracht (auf den Zeichnungen nicht dargestellt). Durch eine Luftabführung von der äußeren Rotorenoberfläche kann die Konzentration des Zweiphasenmediums des zu zerkleinernden Materials im Gehäuse verändert werden. Das ermöglicht eine effizientere Zerkleinerung in einem zusätzlichen Ringbereich zwischen der Innenwand der Zerkleinerungskammer und den Rändern der Rotoren.Air extraction devices are also installed on the shredder housing (not shown on the drawings). The concentration of the two-phase medium of the material to be shredded in the housing can be changed by removing air from the outer rotor surface. This enables more efficient comminution in an additional annular area between the inner wall of the comminution chamber and the edges of the rotors.

Das zerkleinerte Material wird zur Absaugung abgeführt.The shredded material is discharged for suction.

Nachfolgend werden Schlüsselmerkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung noch einmal zusammenfassend aufgeführt:

1. Das Zerkleinerungsverfahren kombiniert zwei unterschiedliche Zerkleinerungsmethoden in einer Anlage. Das zu zerkleinernde Material wird einerseits in Form eines Zweiphasenmediums (Gemisch aus dem Material und Gas) in einzelnen Strömen durch radiale Kanäle von der Achse der Zerkleinerungsvorrichtung zu seiner Peripherie geführt. In den Kanälen kollidieren die Materialströme abwechselnd mit Zerkleinerungselementen, die auf sich im Gegenlauf drehenden Rotoren montiert sind. Die Materialströme werden in den Kanälen zwischen den Zerkleinerungselementen der Rotoren zentrifugal beschleunigt. Der Kanalquerschnitt hat die Form einer geschlossenen Kurve.
2. Die Zerkleinerung geschieht nicht nur durch zahlreiche Zusammenstöße zwischen den Materialströmen und Zerkleinerungselementen, sondern auch durch mehrfache Zusammenstöße zwischen den Partikeln in den nachfolgenden aerodynamischen Wirbeln, die in den Hohlräumen im äußersten Ringbereich der Rotoren entstehen.
3. Die Zerkleinerung erfolgt zusätzlich in einem zusätzlich gebildeten äußeren Ringbereich zwischen den Rotoren und dem Gehäuse. In diesem Ringbereich befinden sich Aufprallplatten mit veränderbarer Form und einstellbarem Neigungswinkel. Das ermöglicht eine aerodynamische Störwirkung beim Zusammenstoß der Partikel mit hoher Frequenz, wobei sich die Partikelart, -größe und die Kraftaufbringung ändert. Dank der auf dem Gehäuse der Zerkleinerungsvorrichtung montierten Entnahmevorrichtungen (Entlüftung) ändert sich die Konzentration des Zweiphasenmediums (Gemisch aus Material und Gas in Form eines Materialstrahls). Das erhöht die Zerkleinerungsleistung im Endstadium vor dem Ableiten des Fertigstoffs aus der Zerkleinerungsanlage.
4. Durch die Kombination zweier Zerkleinerungsmethoden (einer mechanischen und einer aerodynamischen) in einem Prozess und in einer Anlage innerhalb eines einzigen Zerkleinerergehäuses, wird bei der Zerkleinerung die Zustandsenergie (potentielle Energie) der elastischen Formänderung (Festkörperbruchmechanik) in Wärmeenergie umgewandelt. Dementsprechend ergibt sich die Möglichkeit, das Material nicht nur zu zerkleinern, sondern auch gleichzeitig zu trocknen (falls es zu feucht ist).

Key features and advantages of the method according to the invention and a device according to the invention are summarized again below:

1. The shredding process combines two different shredding methods in one system. The material to be crushed is guided on the one hand in the form of a two-phase medium (mixture of the material and gas) in individual streams through radial channels from the axis of the crushing device to its periphery. In the channels, the material flows alternately collide with shredding elements that are mounted on counter-rotating rotors. The material flows are centrifugally accelerated in the channels between the shredding elements of the rotors. The channel cross section has the shape of a closed curve.
2. The comminution occurs not only through numerous collisions between the material streams and comminution elements, but also through multiple collisions between the particles in the subsequent aerodynamic vortices that arise in the cavities in the outermost ring area of the rotors.
3. The comminution also takes place in an additionally formed outer ring area between the rotors and the housing. In this ring area are impact plates with changeable shape and adjustable angle of inclination. This allows for an aerodynamic disruption effect when the particles collide at high frequencies, changing particle type, size and force application. The concentration of the two-phase medium (mixture of material and gas in the form of a material jet) changes thanks to the extraction devices (venting) mounted on the crusher body. This increases the shredding capacity in the final stage before the finished material is discharged from the shredder.
4. By combining two crushing methods (one mechanical and one aerodynamic) in one process and in one facility within a single crusher body, the state energy (potential energy) of the elastic deformation (solid fracture mechanics) is converted into thermal energy during crushing. Accordingly, there is the possibility of not only shredding the material, but also drying it at the same time (if it is too damp).

Wesentliche Unterschiede und Vorteile des vorgestellten Zerkleinerungsverfahrens gegenüber anderen Verfahren bestehen im Folgenden:

1. Bei ihm werden zwei unterschiedliche Methoden in ein und derselben Anlage (einem Zerkleinerer) - eine mechanische und eine aerodynamische - genutzt.
2. Es zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Zerkleinerungsmethoden (mechanische und aerodynamische) im Gehäuse des Zerkleinerers kombiniert sind. Dadurch wird bei der Zerkleinerung die Zustandsenergie der elastischen Formänderung (Festkörperbruchmechanik) in Wärmeenergie umgewandelt. Dementsprechend ergibt sich die Möglichkeit, das Material nicht nur zu zerkleinern, sondern auch gleichzeitig zu trocknen (falls es zu feucht ist).
3. Es zeichnet sich auch dadurch aus, dass das zu zerkleinernde Material sowohl im freien Fluss als auch durch zusätzliche Zufuhrsysteme (Beschickungsförderer) zugeführt werden kann; die Materialbeschleunigung geschieht durch Zentrifugalkraft bei der Rotorendrehung und infolge der Reduzierung der Kanalhöhe in Richtung der Peripherie der Zerkleinerungskammer.
4. Es zeichnet sich ferner dadurch aus, dass in äußeren Ringbereichen der Rotoren eine weitere Zerkleinerung in angeschlossenen aerodynamischen Wirbeln mit Hilfe von Hohlräumen (Blindlöchern, Sacklöchern) geschieht.
5. Es zeichnet sich auch dadurch aus, dass in einem äußeren Ringbereich zwischen den Rotoren und der Gehäusewand eine weitere Zerkleinerung durch zusätzlich montierte Aufprallplatten erfolgt, deren Form und Neigungswinkel zur Innenwand des Zerkleinerergehäuses geändert werden können. Dies ermöglicht eine aerodynamische Störwirkung beim Zusammenstoß der Partikel mit hoher Frequenz, wobei sich die Partikelart, -größe und die Krafteinwirkung ändert.
6. Es zeichnet sich dadurch aus, dass man mit Hilfe von auf dem Gehäuse der Zerkleinerungsvorrichtung montierten Ent- bzw. Belüftungsvorrichtungen die Konzentration des Zweiphasenmediums (Gemisch aus Material und Gas in Form eines Materialstrahls) im Gehäuse ändern kann. Das erhöht die Zerkleinerungsleistung im Endstadium vor dem Ableiten des Fertigstoffs aus der Zerkleinerungsanlage.

The main differences and advantages of the presented comminution process compared to other processes are as follows:

1. It uses two different methods - one mechanical and one aerodynamic - in the same piece of equipment (a shredder).
2. It is characterized by the fact that two methods of crushing (mechanical and aerodynamic) are combined in the body of the shredder. As a result, the state energy of the elastic deformation (solid fracture mechanics) is converted into thermal energy during the comminution. Accordingly, there is the possibility of not only shredding the material, but also drying it at the same time (if it is too damp).
3. It is also characterized by the fact that the material to be crushed can be fed both in free flow and by additional feeding systems (feed conveyors); Material acceleration occurs due to centrifugal force during rotor rotation and as a result of channel height reduction towards the periphery of the crushing chamber.
4. It is also characterized by the fact that in the outer ring areas of the rotors, further comminution takes place in connected aerodynamic vortices with the help of cavities (blind holes, blind holes).
5. It is also characterized by the fact that in an outer ring area between the rotors and the housing wall, further crushing takes place by additionally mounted impact plates, the shape and angle of inclination of which can be changed to the inner wall of the crusher housing. This enables a aerodynamic interference when the particles collide at high frequency, changing the type and size of the particles and the impact of the force.
6. It is characterized by the fact that the concentration of the two-phase medium (mixture of material and gas in the form of a material jet) in the housing can be changed with the help of ventilation devices mounted on the housing of the crushing device. This increases the shredding capacity in the final stage before the finished material is discharged from the shredder.

Die Zerkleinerungsvorrichtung umfasst die folgenden Komponenten: ein Gehäuse mit einer axialen Eintrittsöffnung, einer tangentialen Austrittsöffnung und einer ringförmigen, im Wesentlichen zylindrischen Zerkleinerungskammer. In der letzteren sind zwei waagerecht und koaxial angeordnete Rotoren montiert. Diese Rotoren können gegenläufig rotieren und sind auf ihren einander zugekehrten Oberflächen mit ringförmig angeordneten Zerkleinerungselementen versehen. Zwischen diesen schräg zum Rotorkörper montierten Zerkleinerungselementen verlaufen Kanäle mit einem Querschnitt geschlossener Form. Die Ringbereiche der Rotoren umfassen auch Hohlräume bzw. Vertiefungen, die eine zusätzliche Zerkleinerungszone bilden.The comminution device comprises the following components: a housing with an axial inlet opening, a tangential outlet opening and an annular, essentially cylindrical comminution chamber. In the latter, two horizontally and coaxially arranged rotors are mounted. These rotors can rotate in opposite directions and are provided with crushing elements arranged in a ring shape on their facing surfaces. Channels with a closed cross-section run between these comminution elements, which are mounted at an angle to the rotor body. The annular areas of the rotors also include cavities or indentations which form an additional comminution zone.

Im Gehäuseinneren, zwischen der Innenwand und den Rändern der Rotoren, sind ferner vorzugsweise Aufprallplatten installiert. Beim Aufprall des Materialstrahls ändert sich der Winkel dieser Aufprallplatten, die eine zusätzliche Zerkleinerungszone bilden. Die Aufprallplatten können sowohl in einer Reihe als auch in mehreren Reihen übereinander angeordnet werden.Impingement plates are also preferably installed inside the housing, between the inner wall and the edges of the rotors. When the material jet impacts, the angle of these impact plates changes, creating an additional crushing zone. The impact plates can be arranged in one row or in several rows one above the other.

Auf dem Gehäuse des Zerkleinerers sind vorzugsweise auch Luftentnahmeeinrichtungen montiert. Durch die Luftentnahme von der Oberfläche der Rotoren kann die Konzentration des zu zerkleinernden Materials im Zweiphasenmedium verändert werden. Das ermöglicht eine effizientere Zerkleinerung in einer zusätzlichen Ringzone zwischen der Innenwand der Zerkleinerungskammer und den Rändern der Rotoren.Air extraction devices are preferably also mounted on the housing of the shredder. By taking air The concentration of the material to be crushed in the two-phase medium can be changed from the surface of the rotors. This enables more efficient comminution in an additional annular zone between the inner wall of the comminution chamber and the edges of the rotors.

Grundlegende Unterscheidungsmerkmale des vorgestellten Zerkleinerers sind somit:

1. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in ihr zwei Zerkleinerungsmethoden miteinander kombiniert sind,
2. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie das Rohmaterial auch ansaugen kann, ohne dass es zwangsweise zugeführt werden muss.
3. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie auch eine zusätzliche Ringzone mit Zerkleinerungselementen in Form von nach unten zulaufenden konischen Hohlräumen (Blind- oder Sacklöchern) hat.
4. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine tangentiale Austrittsöffnung hat, wodurch das Fertigprodukt mit der Höchstgeschwindigkeit aus der Zerkleinerungskammer abgeführt wird.
5. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie über zusätzliche Zerkleinerungselemente in einem Ringbereich verfügt, die sich unmittelbar an der Innenwand der Zerkleinerungskammer befinden: das sind nämlich Aufprallplatten, deren Form und Winkel zur Kammerwandfläche geändert werden können.
6. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie über Luftentnahmevorrichtungen verfügt; dadurch wird die Luft von der Rotorenoberfläche entnommen und die Konzentration des Zweiphasenmediums (des zu zerkleinernden Materials) geändert.
7. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie in der Lage ist, auch feuchte Materialien zu zerkleinern; dabei kann das Material gleichzeitig auch getrocknet werden.
8. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie es ermöglicht, die Zerkleinerungstechnik und die Rotorenkonfiguration je nach den Eigenschaften des Ausgangsmaterials wie z.B. seiner Festigkeit und seinem Bruchverhalten zu verändern.

The basic distinguishing features of the presented shredder are:

1. The device is characterized by the fact that it combines two crushing methods,
2. The device is characterized in that it can also suck in the raw material without having to force it to be fed.
3. The device is characterized in that it also has an additional annular zone with crushing elements in the form of conical cavities (blind or blind holes) tapering downwards.
4. The device is characterized by having a tangential outlet opening, thanks to which the finished product is discharged from the crushing chamber at maximum speed.
5. The device is characterized by the fact that it has additional crushing elements in a ring area located directly on the inner wall of the crushing chamber: these are impact plates, the shape and angle of which to the chamber wall surface can be changed.
6. The device is characterized in that it has air extraction devices; thereby the air is taken from the rotor surface and the Changed the concentration of the two-phase medium (the material to be crushed).
7. The device is characterized in that it is able to crush wet materials; the material can also be dried at the same time.
8. The device is characterized in that it allows to change the crushing technique and the configuration of the rotors depending on the characteristics of the starting material, such as its strength and fracture behavior.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Punkte sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Punkte und die vorstehende Beschreibung "erste" und "zweite" Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.Of course, the invention is not limited to the illustrated embodiments. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following points are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. Insofar as the points and the above description define "first" and "second" embodiments, this designation serves to distinguish between two similar embodiments without establishing a ranking.

Die vorliegende Erfindung kann somit auch durch einen der folgenden Punkte beschrieben werden:

1. Verfahren zur Fein- und Feinstzerkleinerung von stückigen festen Materialien, insbesondere von Mineralien und festen fossilen Rohstoffen, gekennzeichnet durch eine Zerkleinerung des Materials mittels einer Abfolge von einem mechanischen Zerkleinerungsverfahren und einem aerodynamischen Zerkleinerungsverfahren in einer einzigen Zerkleinerungsvorrichtung,
- wobei bei der mechanischen Zerkleinerung auf an sich bekannte Weise ein als Gas-Feststoffmischung zugeführtes Material axial dem Zentrum zweier gegenläufig rotierender Rotoren zugeführt wird und dabei in Teilströme aufgeteilt wird, indem die Rotoren auf ihren einander zugewandten Rotorenflächen mit ringförmig angeordneten Zerkleinerungselementen versehen sind, zwischen denen in Umfangsrichtung geschlossene Kanäle gebildet sind, in denen das Material in Richtung der Peripherie der Rotoren beschleunigt wird und durch Kontakt mit den Zerkleinerungselementen mechanisch zerkleinert wird, und
- wobei eine zusätzliche aerodynamische Zerkleinerung in kanalfreien Bereichen zwischen den Rotoren und/oder in einem Bereich um den Umfang der Rotoren herum erfolgt, in denen die Teilströme aus den Kanälen zur Kollision gebracht und dabei unter weiterer Zerkleinerung des Materials verwirbelt werden,
- und wobei das zerkleinerte Material nach der aerodynamischen Zerkleinerung aus der Zerkleinerungsvorrichtung abgeführt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, wobei eine erste aerodynamische Zerkleinerung zwischen den gegenläufig rotierenden Rotoren in einem Randbereich ohne mechanische Zerkleinerungselemente und ohne Kanäle erfolgt, und dass sich daran in radialer Richtung gegebenenfalls eine zweite aerodynamische Zerkleinerung in einem Bereich zwischen der Peripherie der Rotoren und der Innenwand des Gehäuses der Zerkleinerungsvorrichtung anschließt.
3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, wobei in einem Randbereich der Rotoren, der frei von mechanischen Zerkleinerungselemente ist, Vertiefungen vorhanden sind, die die Verwirbelung der Teilströme aus den Kanälen verstärken.
4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei im äußersten Bereich zwischen der Peripherie der Rotoren und der Innenwand des Gehäuses Aufprallplatten angeordnet sind, die mit der Innenwand des Gehäuses verbunden sind und die die aerodynamische Zerkleinerung verstärken.
5. Vorrichtung zur Fein- und Feinstzerkleinerung von stückigen festen Materialien, insbesondere von Mineralien und festen fossilen Rohstoffen, die aufweist
- ein Gehäuse (1) mit einer axialen Eintrittsöffnung (2) und einer tangentialen Austrittsöffnung (3) und einer im Wesentlichen zylindrischen ringförmigen Zerkleinerungskammer (4),
- in der zwei in einer waagerechten Zone gegenläufig rotierbare koaxiale Rotoren (5, 6) angeordnet sind, auf deren einander zugekehrten Flächen ringförmig Zerkleinerungselemente (11, 12, 13, 14, 15, 18) angeordnet sind, zwischen denen radial verlaufende, in ihrer Umfangsrichtung geschlossene Kanalabschnitte (8, 9, 10, 16, 17) gebildet sind,
- wobei zwischen den Rotoren (%; &9 außerdem mindestens eine Ringzone (Zone B) vorhanden ist, die frei von Zerkleinerungselementen und Kanalabschnitten ist und in die die Kanäle der benachbarten inneren Ringzone münden und in der die aus den Kanälen austretenden Teilströme verwirbelt werden.
6. Vorrichtung nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten Oberflächen der Rotoren in der von Zerkleinerungselementen freien Ringzone (Zone B) mit Vertiefungen (21, 22) zur Verstärkung der Verwirbelung versehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Punkte 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass um die Peripherie der Rotoren (5, 6) herum ein nach außen von der Gehäuseinnenwand begrenzter Ringbereich (Zone C) gebildet ist, der eine weitere Verwirbelung der aus den Rotoren austretenden Materialströme bewirkt.
8. Vorrichtung nach Punkt 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ringbereich Aufprallplatten (23, 24, 25) angeordnet sind, die mit der Innenwand des Gehäuses verbunden sind.
9. Vorrichtung nach einem der Punkte 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Entlüftungsvorrichtungen versehen ist, die auf dem Gehäuse angeordnet sind und eine Ent- oder Belüftung des Innenraums des Gehäuses (1) zur Veränderung des Feststoff-Luft-Verhältnisses im Gehäuse ermöglichen.

The present invention can thus also be described by one of the following points:

1. Method for fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, characterized by comminution of the material by means of a sequence of a mechanical comminution method and an aerodynamic comminution method in a single comminution device,
- wherein in mechanical comminution, in a manner known per se, a material supplied as a gas-solid mixture is fed axially to the center of two counter-rotating rotors and is thereby divided into partial flows, in that the rotors are provided with annularly arranged comminution elements on their rotor surfaces facing one another, between which circumferentially closed channels are formed, in which the material is accelerated towards the periphery of the rotors and mechanically crushed by contact with the crushing elements, and
- with additional aerodynamic comminution taking place in duct-free areas between the rotors and/or in an area around the circumference of the rotors, in which the partial flows from the ducts are brought to collision and thereby swirled with further comminution of the material,
- and wherein the comminuted material is discharged from the comminution device after the aerodynamic comminution.
2. The method according to point 1, wherein a first aerodynamic comminution takes place between the counter-rotating rotors in an edge area without mechanical comminution elements and without channels, and that in the radial direction there is optionally a second aerodynamic comminution in an area between the periphery of the rotors and the Inner wall of the housing of the crushing device connects.
3. The method according to point 1 or 2, wherein depressions are present in an edge region of the rotors, which is free of mechanical comminution elements, which intensify the turbulence of the partial flows from the channels.
4. The method according to any one of items 1 to 3, wherein impact plates are arranged in the outermost region between the periphery of the rotors and the inner wall of the housing, which are connected to the inner wall of the housing and which increase the aerodynamic crushing.
5. Device for fine and ultra-fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, which has
- a housing (1) with an axial inlet opening (2) and a tangential outlet opening (3) and a substantially cylindrical annular crushing chamber (4),
- in which two counter-rotating coaxial rotors (5, 6) are arranged in a horizontal zone, on whose surfaces facing each other annular crushing elements (11, 12, 13, 14, 15, 18) are arranged, between which radially extending ones in their circumferential direction closed channel sections (8, 9, 10, 16, 17) are formed,
- between the rotors (%; &9 there is also at least one ring zone (zone B) which is free of comminution elements and channel sections and into which the channels of the adjacent inner ring zone open and in which the partial flows emerging from the channels are swirled.
6. Device according to point 5, characterized in that the mutually facing surfaces of the rotors in the ring zone free of comminution elements (zone B) are provided with indentations (21, 22) to increase the turbulence.
7. The device according to one of points 5 and 6, characterized in that around the periphery of the rotors (5, 6) is formed an annular region (zone C) which is outwardly delimited by the inner wall of the housing and which causes further turbulence of the causes material flows.
8. Device according to point 7, characterized in that impact plates (23, 24, 25) are arranged in the ring area, which are connected to the inner wall of the housing.
9. Device according to one of points 5 to 7, characterized in that it is provided with ventilation devices which are arranged on the housing and a ventilation or ventilation of the interior of the housing (1) to change the solid-air ratio in the housing make possible.

Claims

Method for fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, characterized by comminution of the material by means of a sequence of a mechanical comminution method and an aerodynamic comminution method in a single comminution device, wherein in mechanical comminution, in a manner known per se, a material supplied as a gas-solid mixture is fed axially to the center of two counter-rotating rotors and is thereby divided into partial flows, in that the rotors are provided with annularly arranged comminution elements on their rotor surfaces facing one another, between which circumferentially closed channels are formed, in which the material is accelerated towards the periphery of the rotors and mechanically crushed by contact with the crushing elements, and

with additional aerodynamic comminution taking place in duct-free areas between the rotors and/or in an area around the circumference of the rotors, in which the partial flows from the ducts are brought to collision and thereby swirled with further comminution of the material,

and wherein the comminuted material is discharged from the comminution device after the aerodynamic comminution.

Process for the fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, in particular according to claim 1 1, characterized by a comminution of the material by means of a sequence of a mechanical comminution method and an aerodynamic comminution method in a single comminution device, wherein in mechanical comminution, in a manner known per se, a material supplied as a gas-solid mixture is fed axially to the center of two counter-rotating rotors and is thereby divided into partial flows, in that the rotors are provided with annularly arranged comminution elements on their rotor surfaces facing one another, between which circumferentially closed channels are formed, in which the material is accelerated towards the periphery of the rotors and mechanically crushed by contact with the crushing elements,

wherein an additional aerodynamic comminution takes place in an area around the circumference of the rotors, in which the partial flows from the channels are brought to collision and thereby swirled with further comminution of the material, and

impact plates (23, 24, 25) being arranged in the outermost region (zone C) between the periphery of the rotors and the inner wall of the housing.

Process for the fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, in particular according to one of the preceding claims, characterized by comminution of the material by means of a sequence of a mechanical comminution process and an aerodynamic comminution process in a single comminution device, wherein in mechanical comminution, in a manner known per se, a material supplied as a gas-solid mixture is fed axially to the center of two counter-rotating rotors and is thereby divided into partial flows, in that the rotors are provided with annularly arranged comminution elements on their rotor surfaces facing one another, between which circumferentially closed channels are formed, in which the material is accelerated towards the periphery of the rotors and mechanically crushed by contact with the crushing elements,

with an additional aerodynamic comminution in an outer ring area between the rotors and the housing wall by additionally mounted impact plates whose shape and angle of inclination to the inner wall of the comminutor housing can be changed.

Process for the fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, in particular according to one of the preceding claims, characterized by comminution of the material by means of a sequence of a mechanical comminution process and an aerodynamic comminution process in a single comminution device, wherein in mechanical comminution, in a manner known per se, a material supplied as a gas-solid mixture is fed axially to the center of two counter-rotating rotors and is thereby divided into partial flows, in that the rotors are provided with annularly arranged comminution elements on their rotor surfaces facing one another, between which circumferentially closed channels are formed, in which the material moves towards the periphery of the rotors is accelerated and mechanically crushed by contact with the crushing elements,

whereby the concentration of the gas-solids mixture in the housing can be changed with the aid of ventilation devices mounted on the housing of the comminution device.

Method according to one of the preceding claims, in which a first aerodynamic comminution takes place between the counter-rotating rotors in an edge region without mechanical comminution elements and without channels, and that this may be followed in the radial direction by the additional aerodynamic comminution in the region between the periphery of the rotors and the Inner wall of the housing of the crushing device connects.

Method according to one of the preceding claims, in which depressions are present in an edge region of the rotors which is free of mechanical comminution elements, which intensify the turbulence of the partial flows from the channels.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the impaction plates are bonded to the inner wall of the housing and enhance aerodynamic fragmentation.

Device for fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, which has a housing (1) with an axial inlet opening (2) and an outlet opening (3) and a substantially cylindrical annular crushing chamber (4),

in which two counter-rotating coaxial rotors (5, 6) are arranged in a horizontal zone, on whose surfaces facing each other annular crushing elements (11, 12, 13, 14, 15, 18) are arranged, between which radially extending ones in their circumferential direction closed channel sections (8, 9, 10, 16, 17) are formed,

between the rotors (5, 6) there is also at least one ring zone (zone B) which is free of crushing elements and channel sections and into which the channels of the adjacent inner ring zone open and in which the partial flows emerging from the channels are swirled.

Device for fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, in particular according to claim 8, wherein the device has a housing (1) with an axial inlet opening (2) and an outlet opening (3) and a substantially cylindrical annular crushing chamber (4),

around the periphery of the rotors (5, 6) there is formed an annular region (zone C) which is delimited on the outside by the inner wall of the housing and causes turbulence in the streams of material emerging from the rotors.

Device for fine and extremely fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, in particular according to one of Claims 8 to 9, the device having a housing (1) with an axial inlet opening (2) and an outlet opening (3) and a substantially cylindrical annular crushing chamber (4),

wherein the outlet opening (3) is a tangential outlet opening (3).

Device for fine and very fine comminution of lumpy solid materials, in particular minerals and solid fossil raw materials, in particular according to one of Claims 8 to 10, the device having a housing (1) with an axial inlet opening (2) and an outlet opening (3) and a substantially cylindrical annular crushing chamber (4),

in which two coaxial rotors (5, 6) which can be rotated in opposite directions are arranged in a horizontal zone and are annular on their facing surfaces comminuting elements (11, 12, 13, 14, 15, 18) are arranged, between which radially running channel sections (8, 9, 10, 16, 17) are formed which are closed in their circumferential direction,

wherein the device for fine and very fine comminution of lumpy solid materials is provided with ventilation devices which are arranged on the housing and enable ventilation of the interior of the housing (1) to change the solids-air ratio in the housing.

Device according to one of Claims 8 to 11, characterized in that the mutually facing surfaces of the rotors in the annular zone (zone B) free of comminution elements are provided with indentations (21, 22) to intensify the turbulence.

Device according to one of Claims 8 to 12, characterized in that impact plates (23, 24, 25) are arranged in the ring area and are connected to the inner wall of the housing.

Device according to one of Claims 8 to 13, characterized in that the impact plates (23, 24, 25) are arranged and designed in such a way that the shape of the impact plates (23, 24, 25) can be changed.

Device according to one of Claims 8 to 14, characterized in that the impact plates (23, 24, 25) are arranged and designed in such a way that the angle of the impact plates (23, 24, 25) to the chamber wall surface can be changed.