EP4337385A1 - Spiralstrahlmühle und verfahren zum vermahlen von mahlgütern in einer spiralstrahlmühle - Google Patents

Spiralstrahlmühle und verfahren zum vermahlen von mahlgütern in einer spiralstrahlmühle

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Publication number
EP4337385A1
EP4337385A1 EP22728914.7A EP22728914A EP4337385A1 EP 4337385 A1 EP4337385 A1 EP 4337385A1 EP 22728914 A EP22728914 A EP 22728914A EP 4337385 A1 EP4337385 A1 EP 4337385A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grinding
grinding gas
jet mill
spiral jet
nozzles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22728914.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bartholomäus LUCZAK
Rolf Müller
Tim PESCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Lanxess Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanxess Deutschland GmbH filed Critical Lanxess Deutschland GmbH
Publication of EP4337385A1 publication Critical patent/EP4337385A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills
    • B02C19/061—Jet mills of the cylindrical type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Definitions

  • the invention relates to a spiral jet mill with a grinding chamber which is delimited by a base, a cover and a wall connecting the base and the cover and with a large number of grinding gas nozzles which penetrate the wall and are connected to a grinding gas source.
  • the invention also relates to a method for grinding grinding stock in such a spiral jet mill, into which the grinding stock is introduced and subjected to a grinding gas flow from a large number of grinding gas nozzles penetrating the wall.
  • Spiral jet mills of the type mentioned at the outset have been known for a long time and are still used very frequently in industry, particularly in the pharmaceutical, specialty and fine chemical industries, when particles with diameters of less than about 10 ⁇ m are to be obtained.
  • the working principle of the spiral jet mill is based on the fact that the grinding material introduced into the grinding chamber is exposed to the action of a sharp grinding gas stream entering the grinding chamber from the grinding gas nozzles penetrating the wall and accelerated to speeds of several hundred meters per second. Since the grinding gas nozzles are usually directed at an angle approximately tangentially into the grinding chamber, the flow of the incoming grinding gas forms in a spiral shape in the grinding chamber. The supplied regrind is caught and accelerated by the gas jets and crushed by mutual particle collisions.
  • the material to be ground in the desired grain size is discharged from the grinding chamber together with the expanded grinding gas in the center of rotation of the spiral flow, while particles that are too coarse are subjected to further grinding stress.
  • a spiral jet mill manages without moving built-in elements inside the grinding chamber and enables the production of a particularly fine ground material with a relatively narrow particle size distribution and hardly any mechanical abrasion worth mentioning.
  • CN 203990833 U Also known from CN 203990833 U is a jet mill in which two air nozzles arranged at opposite positions are combined with a floor nozzle directed vertically upwards.
  • the application of compressed air from a common supply line of a compressor is increased by means of separate control valves and flow meters arranged on the nozzles Adjusted at the beginning of the painting process in such a way that exactly the same air currents emerge from all three nozzles. Only when such a state of equilibrium is reached is the material feed opened, and this can be changed in terms of its opening cross-section to suit the material to be ground. This is very expensive and difficult to adjust for changing grinding tasks.
  • the object of the invention is therefore to propose a spiral jet mill and a method for grinding bulk materials in a spiral jet mill which, despite improved controllability of the grinding process, results in significantly more efficient grinding with higher output.
  • a method according to the invention for solving the problem is the subject of patent claim 9.
  • the proposal according to the invention provides an embodiment of a spiral jet mill in which at least some of the existing grinding gas nozzles are assigned a switchable shut-off device, by means of which the connection to the grinding gas source can be opened and closed independently of the other shut-off devices.
  • a spiral jet mill in which the built-in grinding gas nozzles can be switched on and off individually by opening or closing the respectively assigned shut-off elements and opening or closing the connection of the assigned grinding gas nozzle to the grinding gas source.
  • the flow of grinding gas in the grinding chamber exclusively via to regulate the number of switched-on nozzles and the nozzle cross-section available for the grinding gas inlet.
  • the optimal maximum operating pressure of the grinding gas source is always present and the grinding gas is fed into the grinding chamber at an optimally high speed via the open grinding gas nozzles.
  • At least part of the grinding gas nozzles can be assigned a switchable shut-off element, by means of which the respective connection of the grinding gas nozzle to the grinding gas source can be opened and closed independently in order to switch the grinding gas nozzles on and off.
  • Each grinding gas nozzle equipped with an assigned shut-off device can be connected to the grinding gas source independently of the other grinding gas nozzles by actuating the assigned shut-off device into the open position in order to introduce grinding gas into the grinding chamber or by actuating the assigned shut-off device from the grinding gas source in order to prevent grinding gas from entering to start the milling chamber.
  • the grinding gas flow can be varied by increasing the number of grinding gas nozzles connected to the grinding gas source and introducing grinding gas into the grinding chamber by opening the respectively assigned shut-off elements or reducing it by closing the respectively assigned shut-off elements.
  • all grinding gas nozzles of the spiral jet mill according to the invention can each be equipped with an assigned switchable shut-off element in order to switch them on or off as required.
  • shut-off valves ball valves, gate valves and similar shut-off devices come into consideration as shut-off devices within the meaning of the invention, which allow rapid switching between an open and closed state.
  • the grinding gas source communicates with these grinding gas nozzles via separate feed lines each leading to a grinding gas nozzle, the switchable shut-off element being provided in the feed lines. This enables a space-saving arrangement of the shut-off elements and makes it possible to assign an individually controllable supply of grinding gas from the grinding gas source to each individual grinding gas nozzle.
  • a particular advantage of the design of the spiral jet mill according to the invention is that, with the exception of the modification of the grinding gas feed to the individual grinding gas nozzles and the integration of associated shut-off devices, the other components of the spiral jet mill, in particular those of a base, a cover and a wall connecting the base and the cover Limited grinding chamber and the corresponding feed and discharge openings for the material to be ground experience no change, so that the configuration according to the invention can also be implemented as part of a modification or retrofitting of existing spiral jet mills.
  • the spiral jet mill according to the invention comprises one, but preferably several, grinding gas nozzles distributed around the circumference of the wall.
  • the grinding gas nozzles are designed as Laval nozzles, which cause the grinding gas to exit the grinding chamber at a particularly high speed, which is advantageous for the grinding result.
  • Laval nozzles Such a design of the grinding gas nozzles as Laval nozzles was previously very difficult to implement, since with the usual regulation of the spiral jet mill via the grinding gas pressure present, the optimal operating point of the Laval nozzles could only be used to a very limited extent.
  • the optimal operating point of the Laval nozzles can almost always be used and the grinding gas can be accelerated to a multiple of the speed of sound, which leads to an optimized grinding effect.
  • a control device for independently controlling the shut-off devices in order to control the individual shut-off devices and associated grinding gas nozzles in a manner adapted to the respective control task for the purpose of opening or closing.
  • the shut-off elements are preferably designed in such a way that they can only be switched over (open/closed) between a complete opening and a complete closure.
  • the shut-off devices can be switched over as part of a presetting of the spiral jet mill for an upcoming grinding task before it is put into operation, but also during ongoing operation of the spiral jet mill to regulate individual process parameters.
  • Individual grinding gas nozzles of the spiral jet mill according to the invention can be switched on and off, for example, on the basis of the desired degree of comminution depending on the type and hardness of the material to be ground and/or the internal pressure in the grinding chamber.
  • the spiral jet mill according to the invention can also be designed in particular with a cylindrical wall, so that a corresponding circular-cylindrical grinding chamber is defined between the bottom and cover, in which the individual with the associated shut-off devices open switchable grinding gas nozzles at a predetermined entry angle.
  • the base and cover can be either flat or curved in order to give the grinding chamber a cylindrical or lenticular shape.
  • a feed opening for feeding the material to be ground into the grinding chamber and also a discharge opening for removing the material to be ground ground in the grinding chamber can be formed in the cover of the spiral jet mill according to the invention.
  • the method according to the invention for grinding material to be ground in a spiral jet mill is based on the fact that the spiral jet mill has a grinding chamber delimited by a base, cover and wall, into which the material to be ground is introduced and a grinding gas flow from a large number of grinding gas nozzles penetrating the wall is applied.
  • the number of grinding gas nozzles to which the grinding gas flow is applied is varied in order to regulate the grinding gas flow.
  • the flow of the grinding gas per unit of time into the grinding chamber is regulated by changing the number of grinding gas nozzles to which the grinding gas flow is applied, so that the method according to the invention enables a particularly efficient and variable adjustment of the grinding process in the spiral jet mill to the specific characteristics of the material to be ground and the respective grinding task permitted.
  • individual grinding gas nozzles can be charged with the grinding gas flow or switched off in almost any configuration.
  • a regular sequence of grinding gas nozzles is alternately opened or closed all around the circumference of the wall, for example alternately open-closed-open-closed etc to separate this, for example to open two or more adjacent grinding gas nozzles and to close the subsequent number of adjacent grinding gas nozzles accordingly.
  • the method according to the invention is thus distinguished by an extremely large control bandwidth.
  • it is essential that the feed of the grinding gas is not subject to any energy-inefficient throttling, but rather the highest possible operating pressure is at each individual grinding gas nozzle
  • Grinding gas source regardless of whether the respective grinding gas nozzle is open and also charged with the grinding gas flow or closed and separated from the grinding gas flow.
  • the comminution effect and comminution intensity that can be achieved in the spiral jet mill according to the invention is therefore not adjusted by regulating the grinding gas source, but rather by switching individual grinding gas nozzles on and off and applying the grinding gas to them.
  • the total grinding gas flow that is introduced into the grinding chamber is adjusted, although the pressure of the grinding gas in front of each individual grinding gas nozzle remains as high as possible, so that the achievable exit speeds of the grinding gas exceed those with the
  • the grinding gas nozzles used can have cylindrical or conical nozzle cross sections. In a further development of the invention, however, they can also be designed as Laval nozzles and accelerate the exiting grinding gas to a speed in the one to several times supersonic range.
  • the grinding gas nozzles are also opened or closed while the grinding chamber is being subjected to the grinding gas flow, so that the spiral jet mill can also be regulated without any problems during operation is enabled, for example, to react to changes in other influencing parameters or disturbance variables during operation.
  • the grinding gas nozzles are preferably opened or closed as a function of the desired grain size, the hardness of the material to be ground and/or the pressure of the grinding chamber and must be selected by the person skilled in the art according to the requirements.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a spiral jet mill according to the invention from above;
  • FIG. 2 shows the section through the spiral jet mill according to FIG. 1 in an enlarged representation
  • FIG. 3 shows, in a further enlarged representation, the grinding material feed of the spiral jet mill according to the invention according to FIG.
  • the figures show a highly simplified schematic representation of a spiral jet mill 1 for grinding material to be ground, such as is used in the pharmaceutical, specialty and fine chemical industries, for example for grinding particulate solids.
  • particulate solids are understood to mean, for example, iron oxides, in particular ⁇ -, ⁇ -, g- and/or d-FeOOH phases and/or Fe(OH) 2 phases, ferrihydrite and mixed and intermediate phases thereof, particularly preferred Hematite of modification a-Fe203, Y-Fe2 ⁇ 3 maghemite, magnetite, manganese or zinc ferrites, titanium dioxide, for example in rutile, anatase modification or as rutile mixed phase pigments, chromium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, ultramarine, nickel or chromium antimony titanium dioxide, cobalt blue, cobalt green, chromium oxides, or forms of carbon such as carbon black, graphite or graphene.
  • Inorganic pigments from the aforementioned group are particularly preferred.
  • the spiral jet mill 1 comprises a circular-cylindrical, closed grinding chamber 10, which has a base 11, a cover 12 spaced apart from the base 11, and a wall connecting the base 11 and the cover 12
  • the wall 13 is limited.
  • the wall 13 is accordingly also circular-cylindrical.
  • a corresponding curvature of the base 11 and/or cover 12 can also result in a lenticular design of the milling chamber 10 .
  • the wall 13 is penetrated by a plurality of grinding gas nozzles 14, in the example shown here a total of four, which open out approximately tangentially into the grinding chamber 10 at a predetermined entry angle.
  • the milling gas nozzles communicate via supply lines 16, which are only indicated
  • a grinding gas source not shown, for example a compressor
  • a corresponding grinding gas flow for example compressed air.
  • the grinding gas enters the grinding chamber 10 approximately tangentially via the grinding gas nozzles and, in the exemplary embodiment shown, generates a counter-clockwise spiral grinding gas flow inside the grinding chamber 10.
  • the material to be ground is fed via a funnel 121 from a corresponding storage container via a feed opening 120 which is arranged eccentrically in the area of the cover 12 and can be seen in more detail in FIG 10 brought in.
  • the material to be ground is caught and entrained by the spirally circulating flow of grinding gas, with the acceleration forces occurring and collisions of the individual parts of the material to be ground causing the desired comminution and grinding of the material to be ground.
  • each individual grinding gas nozzle 14 is provided in the area of its feed 16 for the grinding gas with a separately and independently controllable shut-off element 15, which makes it possible to switch off the individual grinding gas nozzles 14 to be acted upon by the milling gas stream and to activate it accordingly or to separate it from the milling gas stream and to deactivate it accordingly.
  • a shut-off element 15 is opened, the corresponding grinding gas nozzle 14 is subjected to the grinding gas from the grinding gas source and, conversely, is separated from the grinding gas as soon as the associated shut-off element 15 is closed.
  • the shut-off elements 15 can be formed, for example, by shut-off valves that can be switched between the open and closed positions.
  • the comminution effect and intensity of the spiral jet mill 1 can be adjusted by changing the total grinding gas flow into the grinding chamber 10 without reducing the exit speed of the grinding gas into the grinding chamber 10. This leads to the most efficient possible utilization of the grinding gas and a significantly more energy-efficient mode of operation of the spiral jet mill 1.
  • the number of open or closed shut-off devices 15 and associated grinding gas nozzles 14 can be changed as desired before and during operation of the spiral jet mill.
  • every second grinding gas nozzle 14 can be subjected to the grinding gas flow by opening the associated shut-off elements 15, but only a single grinding gas nozzle 14 can also be opened or three adjacent grinding gas nozzles 14 or all grinding gas nozzles 14 can be opened.
  • the control of the individual shut-off elements 15 that is currently desired can expediently be carried out by a corresponding control device, for example in accordance with an electronic system control.
  • each individual grinding gas nozzle 14 is provided with a separate feed line 16, in which an independently switchable shut-off device 15 is provided.
  • previously customary pre-distributors and pressure control devices for the grinding gas fed in can be omitted.
  • the embodiment explained above achieves an ideally constant high pressure at the inlet of the grinding gas nozzles.
  • This makes it possible to design the milling gas nozzles not only cylindrically or conically, but also in the form of Laval nozzles.
  • the pressure in the grinding chamber 10 can be adjusted by switching individual grinding gas nozzles on or off as explained above, if necessary with adjustment of the grinding stock feed flow, with constant high pressure being applied to the open grinding gas nozzles, however.
  • the individual open grinding gas nozzles can therefore always be operated in the range of the optimum operating point, what particularly when designed as a Laval nozzle, it ensures energy-efficient operation, since the highest outflow velocities of the grinding gas can be achieved up to a multiple of the speed of sound with low jet divergence. This is reflected in a significantly more energy-efficient grinding effect.
  • the outflow speed of the grinding gas into the grinding chamber 10 can be increased up to the speed of sound by limiting the number of active or open grinding gas nozzles 14 for a predetermined grinding material flow, which also enables energy-efficient grinding.
  • spiral jet mill and the method can be realized not only on newly constructed spiral jet mills, but in Implement as part of a comparatively simple conversion even with existing spiral jet mills according to the prior art.
  • shut-off device 16 supply line

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spiralstrahlmühle (1) mit einer Mahlkammer (10), die von einem Boden (11), einem Deckel (12) und einer den Boden (11) und den Deckel (12) verbindenden Wandung (13) begrenzt ist und mit einer Vielzahl von Mahlgasdüsen (14), die die Wandung (13) durchsetzen und mit einer Mahlgasquelle verbunden sind, wobei zumindest einem Teil der Mahlgasdüsen (14) zugeordnet ein schaltbares Absperrorgan (15) vorgesehen ist, mittels dessen die Verbindung zur Mahlgasquelle unabhängig offen- und schließbar ist. Es wird ferner auch ein Verfahren zum Vermahlen von Mahlgütern in einer Spiralstrahlmühle angegeben.

Description

Spiralstrahlmühle und Verfahren zum Vermahlen von Mahlgütern in einer Spiralstrahlmühle
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Spiralstrahlmühle mit einer Mahlkammer, die von einem Boden, einem Deckel und einer den Boden und den Deckel verbindenden Wandung begrenzt ist und mit einer Vielzahl von Mahlgasdüsen, die die Wandung durchsetzen und mit einer Mahlgasquelle verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Vermahlen von Mahlgütern in einer derartigen Spiralstrahlmühle, in die die Mahlgüter eingebracht werden und mit einem Mahlgasstrom aus einer Vielzahl von die Wandung durchsetzenden Mahlgasdüsen beaufschlagt werden.
Spiralstrahlmühlen der eingangs genannten Art sind seit langer Zeit bekannt und werden bis heute sehr häufig in der Industrie, insbesondere in der Pharma- sowie der Spezial- und Feinchemie-Industrie eingesetzt, wenn Partikel mit Durchmessern unter ca. 10 pm erzielt werden sollen. Das Wirkprinzip der Spiralstrahlmühle beruht darauf, dass das in die Mahlkammer eingebrachte Mahlgut der Einwirkung eines aus die die Wandung durchsetzenden Mahlgasdüsen in die Mahlkammer eintretenden scharfen und auf Geschwindigkeiten von mehreren hundert Metern pro Sekunde beschleunigten Mahlgasstromes ausgesetzt wird. Da die Mahlgasdüsen üblicherweise unter einem Winkel annähernd tangential in die Mahlkammer gerichtet sind, bildet sich die Strömung des eintretenden Mahlgases spiralförmig in der Mahlkammer aus. Das zugeführte Mahlgut wird von den Gasstrahlen erfasst, beschleunigt und durch gegenseitige Teilchenstöße zerkleinert. Das in der gewünschten Korngröße vorliegende Mahlgut wird zusammen mit dem entspannten Mahlgas im Rotationsmittelpunkt der Spiralströmung aus der Mahlkammer ausgetragen, während zu grobe Partikel einer weiteren Mahlbeanspruchung unterzogen werden. Eine Spiralstrahlmühle kommt insoweit ohne bewegte Einbauelemente im Innern der Mahlkammer aus und ermöglicht die Produktion eines besonders feinen Mahlguts mit relativ enger Teilchengrößenverteilung und kaum nennenswertem mechanischem Abrieb. Den genannten Vorteilen der Spiralstrahlmühle stehen allerdings Nachteile in Form eines relativ hohen Energieeinsatzes sowie einer komplexen Regelung im Hinblick auf einen optimalen Betriebspunkt gegenüber, da viele Einflussparameter, wie die Abmessungen der Mahlkammer, der Eintrittswinkel der Mahlgasdüsen oder auch der Massenstrom des Mahlgases oder das Produktverhältnis in weiten Grenzen und insbesondere abhängig vom Mahlgut variiert werden können. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Spiralstrahlmühle ist beispielsweise aus der EP 3613508 A1 ersichtlich.
Bislang wird im Stand der Technik die Zerkleinerungsintensität und -Wirkung über eine Regelung des Mahlgasmassenstroms oder den Mahlgasdruck bewirkt, indem in eine zentrale Zuführleitung für das Mahlgas zwischen der Mahlgasquelle und der Spiralstrahlmühle ein Drosselventil eingesetzt wird oder die Mahlgasquelle selbst, beispielsweise ein Kompressor, geregelt wird. Es wird hierzu beispielhaft auf die WO 2019/155038 A1, WO 2017/042341 A1, US 2004211849 und die WO 2013/156465 A1 verwiesen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei fortschreitender Druckreduzierung des Mahlgasstromes die Geschwindigkeit desselben am Auslass der Mahlgasdüsen in die Mahlkammer ebenfalls reduziert wird, was einen sehr stark negativen Einfluss auf die Mahlwirkung und -effizienz hat, was verbesserungswürdig erscheint.
Aus der CN 203990833 U ist ferner eine Strahlmühle bekannt, bei der zwei an gegenüberliegenden Positionen angeordnete Luftdüsen mit einer vertikal aufwärts gerichteten Bodendüse kombiniert werden. Die Beaufschlagung mit Druckluft aus einer gemeinsamen Zuführleitung eines Kompressors wird mittels separater Regelventile und an den Düsen angeordneten Durchflussmessern zu Beginn des Malvorganges so eingeregelt, dass exakt gleich große Luftströmungen aus allen drei Düsen austreten. Erst wenn ein solcher Gleich gewichtszustand erreicht ist, wird die Materialzuführung geöffnet, wobei diese in ihrem Öffnungsquerschnitt in Anpassung an das Mahlgut verändert werden kann. Dies ist sehr aufwendig und für wechselnde Vermahlungsaufgaben schwierig einzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spiralstrahlmühle sowie ein Verfahren zum Vermahlen von Schüttgütern in einer Spiralstrahlmühle vorzuschlagen, welches trotz einer verbesserten Regelbarkeit des Mahlvorganges eine deutlich effizientere Vermahlung bei höherer Leistung mit sich bringt.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung einer Spiralstrahlmühle mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht eine Ausgestaltung einer Spiralstrahlmühle vor, bei der zumindest einem Teil der vorhandenen Mahlgasdüsen zugeordnet jeweils ein schaltbares Absperrorgan vorgesehen ist, mittels dessen die Verbindung zur Mahlgasquelle unabhängig von den weiteren Absperrorganen offen- und schließbar ist.
Erfindungsgemäß wird somit eine Spiralstrahlmühle vorgesehen, bei der die verbauten Mahlgasdüsen einzeln zu- und abschaltbar sind, in dem die jeweils zugeordneten Absperrorgane entsprechend geöffnet oder geschlossen werden und die Verbindung der zugeordneten Mahlgasdüse zur Mahlgasquelle öffnen oder schließen. Somit ist es bei der erfindungsgemäßen Spiralstrahlmühle möglich, den Durchfluss des Mahlgases in die Mahlkammer ausschließlich über die Anzahl der zugeschalteten Düsen und des insoweit für den Mahlgaseintritt zur Verfügung stehenden Düsenquerschnittes zu regeln. Dabei liegt unabhängig von der Anzahl der aktuell geöffneten Absperrorgane und zugeordneten Mahlgasdüsen stets der optimale maximale Betriebsdruck der Mahlgasquelle an und das Mahlgas wird entsprechend mit optimal hoher Geschwindigkeit über die geöffneten Mahlgasdüsen in die Mahlkammer eingeleitet. Auch bei einer Verringerung oder Erhöhung der Anzahl der geöffneten Absperrorgane und zugeordneten Mahlgasdüsen ändert sich der anliegende Druck des Mahlgases an den Mahlgasdüsen und die Austrittsgeschwindigkeit in die Mahlkammer nicht. Die Mahlwirkung und - effizienz wird somit im Vergleich zu den bislang druckgeregelten Spiralstrahlmühlen bedeutend verbessert.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, zumindest einen Teil der Mahlgasdüsen in der erfindungsgemäßen Weise mit zugeordneten schaltbaren Absperrorganen auszurüsten.
Somit kann erfindungsgemäß zumindest einem Teil der Mahlgasdüsen zugeordnet jeweils ein schaltbares Absperrorgan vorgesehen werden, mittels dessen die jeweilige Verbindung der Mahlgasdüse zur Mahlgasquelle unabhängig offen- und schließbar ist, um die Mahlgasdüsen zu- und abzuschalten. Jede mit einem zugeordneten Absperrorgan ausgerüstete Mahlgasdüse kann unabhängig von den weiteren Mahlgasdüsen durch entsprechende Betätigung des zugeordneten Absperrorgans in die Öffnungsstellung mit der Mahlgasquelle verbunden werden, um Mahlgas in die Mahlkammer einzuleiten oder durch Betätigung des zugeordneten Absperrorgans von der Mahlgasquelle getrennt werden, um kein Mahlgas in die Mahlkammer einzuleiten. Auf diese Weise kann der Mahlgasstrom variiert werden, indem die Anzahl der mit der Mahlgasquelle verbundenen und Mahlgas in die Mahlkammer einleitenden Mahlgasdüsen durch entsprechende Öffnung der jeweils zugeordneten Absperrorgane erhöht oder durch Schließen der jeweils zugeordneten Absperrorgane verringert wird. Nach einem Vorschlag der Erfindung können insbesondere auch alle Mahlgasdüsen der erfindungsgemäßen Spiralstrahlmühle mit je einem zugeordneten schaltbaren Absperrorgan ausgerüstet werden, um diese bedarfsweise zu- oder abzuschalten.
Als Absperrorgan im Sinne der Erfindung kommen insbesondere Absperrventile, Kugelhähne, Absperrschieber und ähnliche Absperreinrichtungen in Betracht, die eine schnelle Umschaltung zwischen einem geöffneten und geschlossenen Zustand erlauben.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kommuniziert die Mahlgasquelle über jeweils zu einer Mahlgasdüse führende gesonderte Zuleitungen mit diesen Mahlgasdüsen, wobei in den Zuleitungen das schaltbare Absperrorgan vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung der Absperrorgane und ermöglicht es, jeder einzelnen Mahlgasdüse eine einzeln steuerbare Versorgung mit Mahlgas der Mahlgasquelle zuzuordnen.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Spiralstrahlmühle ist es, dass mit Ausnahme der Modifikation der Mahlgaszuführung zu den einzelnen Mahlgasdüsen und Integration von zugeordneten Absperrorganen die übrigen Komponenten der Spiralstrahlmühle, insbesondere die von einem Boden, einem Deckel und einer den Boden und den Deckel verbindenden Wandung begrenzte Mahlkammer sowie die entsprechenden Zuführ- und Abführöffnungen für das Mahlgut keine Veränderung erfahren, sodass sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch im Rahmen einer Modifikation bzw. Nachrüstung an bereits vorhandenen Spiralstrahlmühlen realisieren lässt.
Die erfindungsgemäße Spiralstrahlmühle umfasst eine, vorzugsweise aber mehrere um den Umfang der Wandung verteilt angeordnete Mahlgasdüsen, wobei nach einem Vorschlag der Erfindung insbesondere 3 bis 40 derartige Mahlgasdüsen vorgesehen sind, die regelmäßig oder zu Gruppen zusammengefasst um den Umfang der Wandung verteilt angeordnet sind. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die Mahlgasdüsen als Lavaldüsen auszubilden, die eine besonders hohe Austrittsgeschwindigkeit des Mahlgases in die Mahlkammer hervorrufen, was für das Mahlergebnis vorteilhaft ist. Eine solche Ausbildung der Mahlgasdüsen als Lavaldüsen war bislang nur sehr schwierig zu realisieren, da bei der üblichen Regelung der Spiralstrahlmühle über den anliegenden Mahlgasdruck der optimale Betriebspunkt der Lavaldüsen nur sehr eingeschränkt nutzbar war. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung hingegen kann aufgrund der nicht erforderlichen Regelung des anliegenden Mahlgasdrucks nahezu immer der optimale Betriebspunkt der Lavaldüsen genutzt werden und das Mahlgas auf ein Mehrfaches der Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden, was zu einer optimierten Mahlwirkung führt.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung zum unabhängigen Ansteuern der Absperrorgane vorgesehen, um die einzelnen Absperrorgane und zugeordneten Mahlgasdüsen in einer der jeweiligen Regelungsaufgabe angepassten Weise zwecks Öffnen oder Schließen anzusteuern.
Die Absperrorgane sind erfindungsgemäß bevorzugt so ausgebildet, dass sie lediglich zwischen einer vollständigen Öffnung und einem vollständigen Verschluss umschaltbar sind (auf/zu). Die Umschaltung der Absperrorgane kann im Rahmen einer Voreinstellung der Spiralstrahlmühle an eine anstehende Mahlaufgabe vor Inbetriebnahme derselben, gleichermaßen jedoch auch im laufenden Betrieb der Spiralstrahlmühle zur Regelung einzelner Prozessparameter vorgenommen werden. Die Zu- und Abschaltung einzelner Mahlgasdüsen der erfindungsgemäßen Spiralstrahlmühle kann beispielsweise aufgrund des anzustrebenden Zerkleinerungsgrades in Abhängigkeit von der Art und Härte des Mahlguts und/oder des Mahlkammerinnendrucks erfolgen.
Nach einem weiteren Vorschlag kann darüber hinaus die erfindungsgemäße Spiralstrahlmühle insbesondere mit einer zylindrischen Wandung ausgebildet sein, sodass zwischen Boden und Deckel eine entsprechend kreiszylinderförmige Mahlkammer begrenzt wird, in die die einzelnen mit den zugeordneten Absperrorganen schaltbaren Mahlgasdüsen unter einem vorgegebenen Eintrittswinkel einmünden. Der Boden und Deckel können in diesem Fall sowohl eben als auch gewölbt ausgeführt sein, um der Mahlkammer entsprechend eine zylindrische oder linsenförmige Gestalt zu verleihen.
Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass im Deckel der erfindungsgemäßen Spiralstrahlmühle eine Zuführöffnung für die Zuführung des Mahlguts in die Mahlkammer und auch eine Abführöffnung für die Abführung des in der Mahlkammer vermahlenen Mahlguts ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vermahlen von Mahlgütern in einer Spiralstrahlmühle beruht darauf, dass die Spiralstrahlmühle eine von einem Boden, Deckel und einer Wandung begrenzte Mahlkammer aufweist, in die das Mahlgut eingebracht wird und mit einem Mahlgasstrom aus einer Vielzahl von die Wandung durchsetzenden Mahlgasdüsen beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Regelung des Mahlgasstromes die Anzahl der mit dem Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen variiert wird.
Während man bei Spiralstrahlmühlen nach dem Stand der Technik eine Regelung des Mahlvorganges üblicherweise dadurch bewirkt, dass der Durchfluss des Mahlgases über eine zentrale Zuführung geregelt und insbesondere gedrosselt wird und insoweit unvermeidbar ein Druck- und Geschwindigkeitsverlust an allen Mahlgasdüsen erzeugt wird, ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Durchfluss des Mahlgases in die Mahlkammer über die Anzahl der mit dem Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen anzupassen, wobei das Mahlgas aus den jeweils mit dem Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen stets mit maximalem Druck und maximaler Geschwindigkeit in die Mahlkammer einströmt.
Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass auf diese Weise eine Regelung/Steuerung der Spiralstrahlmühle in einem weiteren Bereich ermöglicht wird, als es der bisherige Stand der Technik zulässt. Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, die Mahlgasdüsen gesondert und unabhängig von den übrigen Mahlgasdüsen zu öffnen und mit dem Mahlgasstrom zu beaufschlagen oder zu schließen und vom Mahlgasstrom zu trennen. Dieses Öffnen oder Schließen kann insbesondere durch entsprechend den Mahlgasdüsen zugeordnete schaltbare Absperrorgane bewirkt werden, die in die gesondert zu jeder einzelnen Mahlgasdüse führenden Zuleitungen für das Mahlgas angeordnet sind.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird durch eine Veränderung der Anzahl der mit dem Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen der Durchfluss des Mahlgases pro Zeiteinheit in die Mahlkammer geregelt, sodass das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders effiziente und variable Anpassung des Mahlvorganges in der Spiralstrahlmühle an die spezifischen Eigenheiten des Mahlguts und die jeweilige Mahlaufgabe gestattet.
Die in Abhängigkeit von der gewünschten Regelung erfolgende Beaufschlagung einzelner Mahlgasdüsen mit dem Mahlgasstrom oder deren Abschaltung kann in nahezu beliebiger Konfiguration vorgenommen werden.
Nach einem Vorschlag der Erfindung wird umlaufend um den Umfang der Wandung betrachtet eine regelmäßige Abfolge von Mahlgasdüsen wechselweise geöffnet oder geschlossen, beispielsweise abwechselnd auf-zu- auf-zu usw. Auch ist es möglich, jeweils benachbarte Mahlgasdüsen übereinstimmend mit dem Mahlgasstrom zu beaufschlagen oder von diesem zu trennen, beispielsweise zwei oder mehr benachbarte Mahlgasdüsen zu öffnen und die nachfolgende Anzahl benachbarter Mahlgasdüsen entsprechend zu schließen.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es auch denkbar, umlaufend über den Umfang der Wandung betrachtet eine Anzahl benachbarter aufeinanderfolgender Mahlgasdüsen nach Art eines Sektors zu schließen und die verbleibenden Mahlgasdüsen zu öffnen, wobei die Anzahl der im geschlossenen Sektor enthaltenen Mahlgasdüsen und entsprechend die Anzahl der verbleibenden geöffneten Mahlgasdüsen beliebig ausgewählt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit durch eine äußerst große Regelungsbandbreite aus. Es ist jedoch wesentlich, dass die Zuführung des Mahlgases keiner energieineffizienten Drosselung unterliegt, sondern an jeder einzelnen Mahlgasdüse liegt der höchstmögliche Betriebsdruck der
Mahlgasquelle an, unabhängig davon, ob die jeweilige Mahlgasdüse geöffnet und auch mit dem Mahlgasstrom beaufschlagt oder geschlossen und vom Mahlgasstrom getrennt ist.
Die in der erfindungsgemäßen Spiralstrahlmühle erzielbare Zerkleinerungswirkung und Zerkleinerungsintensität wird von daher nicht über eine Regelung der Mahlgasquelle, sondern über die Zu- und Abschaltung einzelner Mahlgasdüsen und deren Beaufschlagung mit dem Mahlgas angepasst. Über die Variation der Anzahl der mit dem Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen wird der Gesamt-Mahlgasstrom eingestellt, der in die Mahlkammer eingebracht wird, wobei jedoch der Druck des Mahlgases vor jeder einzelnen Mahlgasdüse möglichst hoch bleibt, sodass auch die erzielbaren Austrittsgeschwindigkeiten des Mahlgases über die mit dem
Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen in die Mahlkammer dementsprechend hoch bleiben, was zu einer effizienten Ausnutzung der kinetischen Energie des Mahlgases führt.
Die verwendeten Mahlgasdüsen können im einfachsten Fall zylindrische oder konische Düsenquerschnitte aufweisen. Sie können in einer Weiterbildung der Erfindung aber auch als Lavaldüsen ausgebildet sein und das austretende Mahlgas auf eine im ein- bis mehrfachen Überschallbereich liegende Geschwindigkeit beschleunigen.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Mahlgasdüsen auch während der Beaufschlagung der Mahlkammer mit dem Mahlgasstrom geöffnet oder geschlossen werden, sodass eine Regelung der Spiralstrahlmühle auch im laufenden Betrieb problemlos ermöglicht ist, um zum Beispiel während des Betriebs auf Veränderungen in anderen Einflussparametern oder Störgrößen zu reagieren.
Das Öffnen oder Schließen der Mahlgasdüsen erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der angestrebten Korngröße, der Härte des Mahlguts und/oder des Drucks der Mahlkammer und sind vom Fachmann entsprechend den Anforderungen auszuwählen.
Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in schematischer Darstellung die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Spiralstrahlmühle;
Figur 2 den Schnitt durch den Spiralstrahlmühle gemäß Figur 1 in vergrößerter Darstellung;
Figur 3 in nochmals vergrößerter Darstellung die Mahlgutzuführung der erfindungsgemäßen Spiralstrahlmühle gemäß Figur 1.
Aus den Figuren ist in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung eine Spiralstrahlmühle 1 zum Vermahlen von Mahlgütern ersichtlich, wie sie beispielsweise in der Pharma- sowie der Spezial- und Feinchemie-Industrie Verwendung findet, etwa zum Vermahlen von partikulären Feststoffen.
Unter partikulären Feststoffen werden in diesem Zusammenhang beispielsweise verstanden Eisenoxide, insbesondere a-, ß -, g- und/oder d- FeOOH-Phasen und/oder Fe(OH)2 -Phasen, Ferrihydrit- sowie Misch-und Zwischenphasen derselben, besonders bevorzugt Hämatit der Modifikation a-Fe203, Y-Fe2Ö3-Maghämit, Magnetit, Mangan- oder Zink-Ferrite, Titandioxide beispielsweise in Rutil-, Anatas-Modifikation oder als Rutilmischphasenpigmente, Chromoxide, Zinkoxide, Zinksulfide, Ultramarin, Nickel- oder Chromantimontitandioxide, Cobaltblau, Cobaltgrün, Chromoxide, oder Kohlenstoffformen, wie Ruß, Graphit oder Graphen. Besonders bevorzugt sind anorganische Pigmente aus der vorgenannten Gruppe zu nennen.
Die Spiralstrahlmühle 1 umfasst eine kreiszylindrische geschlossene Mahlkammer 10, die von einem Boden 11, einem vom Boden 11 beabstandeten Deckel 12 und einer den Boden 11 und den Deckel 12 verbindenden Wandung
13 begrenzt ist. Die Wandung 13 ist demgemäß ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildet. Durch eine entsprechende Wölbung von Boden 11 und/oder Deckel 12 kann auch eine linsenförmige Gestaltung der Mahlkammer 10 vorliegen.
Die Wandung 13 wird von mehreren, im hier dargestellten Beispiel insgesamt vier Mahlgasdüsen 14 durchsetzt, die unter einem vorbestimmten Eintrittswinkel annähernd tangential in die Mahlkammer 10 einmünden.
Über lediglich angedeutete Zuführungen 16 kommunizieren die Mahlgasdüsen
14 mit einer nicht dargestellten Mahlgasquelle, beispielsweise einem Kompressor und werden von diesem mit einem entsprechenden Mahlgasstrom, beispielsweise Druckluft, beaufschlagt. Das Mahlgas tritt über die Mahlgasdüsen annähernd tangential in die Mahlkammer 10 ein und erzeugt im dargestellten Ausführungsbeispiel einen gegen den Uhrzeigersinn gerichteten spiralförmigen Mahlgasstrom im Innern der Mahlkammer 10.
Über eine außermittig im Bereich des Deckels 12 angeordnete und in näheren Einzelheiten aus der Figur 3 ersichtliche Zuführöffnung 120 wird das Mahlgut über einen Trichter 121 aus einem entsprechenden Vorratsbehälter zugeführt und über einen aus einer Injektordüse 122 austretenden Gasstrom in einem Injektorrohr 123 beschleunigt und in die Mahlkammer 10 eingebracht. Dort wird das Mahlgut von dem spiralförmig umlaufenden Mahlgasstrom erfasst und mitgerissen, wobei durch die auftretenden Beschleunigungskräfte sowie Kollisionen der einzelnen Teile des Mahlgutes die gewünschte Zerkleinerung und Vermahlung des Mahlgutes bewirkt wird. Sobald das Mahlgut eine gewünschte Korngröße unterschreitet, sammelt es sich aufgrund der abnehmenden Fliehkräfte in der Spiralströmung im zentralen Bereich der Mahlkammer 10 und wird von dort über eine zentrale, ebenfalls im Deckel 12 angeordnete Abführöffnung 125 zusammen mit dem entspannten Mahlgas aus der Spiralstrahlmühle 1 ausgetragen, gegebenenfalls unter Einsatz von hier nicht dargestellten Filtern oder Zyklonen.
Wesentlich für die dargestellte Spiralstrahlmühle ist es, dass zur Regelung des Mahlvorganges im Innern der Mahlkammer 10 jede einzelne Mahlgasdüse 14 im Bereich ihrer Zuführung 16 für das Mahlgas mit einem gesondert und unabhängig ansteuerbaren Absperrorgan 15 versehen ist, welche es ermöglichen, beliebig die einzelnen Mahlgasdüsen 14 mit dem Mahlgasstrom zu beaufschlagten und dementsprechend zu aktivieren oder vom Mahlgasstrom abzutrennen und entsprechend zu deaktivieren. Sobald ein Absperrorgan 15 geöffnet wird, wird die die entsprechende Mahlgasdüse 14 mit dem Mahlgas der Mahlgasquelle beaufschlagt und umgekehrt vom Mahlgases getrennt, sobald das zugeordnete Absperrorgan 15 geschlossen wird. Die Absperrorgane 15 können beispielsweise von zwischen Öffnungs- und Schließstellung umschaltbaren Absperrventilen gebildet sein.
Auf diese Weise ist es möglich, in allen Zuleitungen 16 einen konstant hohen Betriebsdruck des Mahlgases von der Mahlgasquelle anzulegen und durch Öffnung einzelner oder aller Absperrorgane 15 eine entsprechende Anzahl an zugeordneten Mahlgasdüsen 14 zu aktivieren, aus denen sodann der Mahlgasstrom mit konstantem Druck und entsprechend konstanter maximaler Geschwindigkeit in die Mahlkammer 10 eintritt.
Durch eine solche Zu- und Abschaltung einzelner Mahlgasdüsen 14 kann die Zerkleinerungswirkung und -Intensität der Spiralstrahlmühle 1 eingestellt werden, indem der Gesamt-Mahlgasstrom in die Mahlkammer 10 verändert wird, ohne dass die Austrittsgeschwindigkeit des Mahlgases in die Mahlkammer 10 verringert wird. Dies führt zu einer möglichst effizienten Ausnutzung des Mahlgases und einer deutlich energieeffizienteren Arbeitsweise der Spiralstrahlmühle 1. Die Anzahl der geöffneten bzw. geschlossenen Absperrorgane 15 und zugeordneten Mahlgasdüsen 14 kann beliebig vor und während des Betriebs der Spiralstrahlmühle verändert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise jede zweite Mahlgasdüse 14 durch Öffnung der zugeordneten Absperrorgane 15 mit dem Mahlgasstrom beaufschlagt werden, es kann aber auch nur eine einzige Mahlgasdüse 14 geöffnet oder es können drei benachbarte Mahlgasdüsen 14 oder auch alle Mahlgasdüsen 14 geöffnet werden. Entsprechendes gilt für Spiralstrahlmühlen 1 mit einer höheren oder auch niedrigeren Anzahl an Mahlgasdüsen, wobei im Rahmen der Erfindung insbesondere Anzahlen von 3 bis 40 derartigen Mahlgasdüsen 10 als geeignet angesehen werden. Die jeweils aktuell gewünschte Ansteuerung der einzelnen Absperrorgane 15 kann zweckmäßigerweise von einer entsprechenden Steuerungseinrichtung zum Beispiel nach Maßgabe einer elektronischen Anlagensteuerung vorgenommen werden.
Im Vergleich zu bisher verwendeten Ausführungsformen von Spiralstrahlmühlen erfährt die dargestellte Ausgestaltung einer Spiralstrahlmühle 1 lediglich Modifikationen im Bereich der Zuführung des Mahlgases zu den einzelnen Mahlgasdüsen 14, in dem jede einzelne Mahlgasdüse 14 mit einer gesonderten Zuleitung 16 versehen wird, in der ein unabhängig schaltbares Absperrorgan 15 vorgesehen ist. Bisher übliche Vorverteiler und Druckregelungseinrichtungen für das zugeführte Mahlgas können hingegen entfallen.
Im Vergleich zu der bisher verwendeten Druckregelung des Mahlgases zur Steuerung des Durchflusses des Mahlgases in die Mahlkammer 10 erreicht die vorangehend erläuterte Ausgestaltung einen idealerweise konstanten hohen Druck am Einlauf der Mahlgasdüsen. Dies ermöglicht es, die Mahlgasdüsen nicht nur zylindrisch oder konisch auszubilden, sondern auch in Form von Lavaldüsen auszubilden. Durch die vorangehend erläuterte Zu- oder Abschaltung einzelner Mahlgasdüsen, ggf. mit Anpassung des Mahlgutaufgabestroms, kann der Druck in der Mahlkammer 10 angepasst werden, wobei jedoch stets konstant hoher Druck an den geöffneten Mahlgasdüsen anliegt. Die einzelnen geöffneten Mahlgasdüsen können von daher stets im Bereich des optimalen Betriebspunktes betrieben werden, was insbesondere bei Ausgestaltung als Lavaldüse eine energieeffiziente Betriebsweise sicherstellt, da höchste Ausströmgeschwindigkeiten des Mahlgases bis zu einem Mehrfachen der Schallgeschwindigkeit bei geringer Strahldivergenz erreicht werden können. Dies schlägt sich in einer deutlich energieeffizienteren Mahlwirkung nieder.
Nicht zur Zerkleinerung beitragende Energieverluste durch Verdichtungsstöße oder große Strahldivergenzen durch Betrieb von als Lavaldüsen ausgebildeten Mahlgasdüsen 14 ober- oder unterhalb des optimalen Betriebspunktes können durch Konstanthaltung des Mahlgasdrucks und des Drucks im Innern der Mahlkammer 10 sicher vermieden werden.
Auch bei Verwendung von beispielsweise zylindrischen Mahlgasdüsen 14 kann durch eine Begrenzung der Anzahl der aktiven bzw. geöffneten Mahlgasdüsen 14 bei einem vorbestimmten Mahlgutstrom die Ausströmgeschwindigkeit des Mahlgases in die Mahlkammer 10 bis zur Schallgeschwindigkeit gesteigert werden, was ebenfalls eine energieeffiziente Vermahlung ermöglicht.
Bei einer herkömmlichen Durchflussbegrenzung mittels Druckregelung des Mahlgases wird unvermeidlich auch der anliegende Druck des Mahlgases an den Mahlgasdüsen reduziert, was mit einer entsprechenden Geschwindigkeitsabnahme des Mahlgasstromes aus den Mahlgasdüsen einhergeht und die Energiebilanz verschlechtert. Bei der vorangehend erläuterten Regelung des Durchflusses über eine Reduktion der verfügbaren Mahlgasdüsen 14, die mit dem Mahlgasstrom beaufschlagt werden, wird der Durchfluss des Mahlgases ebenfalls auf das gewünschte Maß reduziert, jedoch liegt an den geöffneten Mahlgasdüsen 14 nach wie vor der maximale Druck an, womit auch die maximale Strömungsgeschwindigkeit des austretenden Mahlgases unverändert erreicht wird. Die bislang unvermeidliche energieineffiziente Arbeitsweise der Spiralstrahlmühle wird somit wirkungsvoll verbessert.
Die vorangehend erläuterte Spiralstrahlmühle sowie das Verfahren lassen sich nicht nur an neu aufgebauten Spiralstrahlmühlen realisieren, sondern im Rahmen einer vergleichsweise einfachen Umrüstung auch bei bereits vorhandenen Spiralstrahlmühlen nach dem Stand der Technik implementieren.
Bezugszeichenliste:
1: Spiralstrahlmühle
10: Mahlkammer 11: Boden
12: Deckel
13: Wandung
14: Mahlgasdüse
15: Absperrorgan 16: Zuleitung
120: Zuführöffnung 121: Trichter 122: Injektordüse 123: Injektorrohr 125: Abführöffnung

Claims

Patentansprüche:
1. Spiralstrahlmühle (1 ) mit einer Mahlkammer (10), die von einem Boden (11), einem Deckel (12) und einer den Boden (11) und den Deckel (12) verbindenden Wandung (13) begrenzt ist und mit einer Vielzahl von Mahlgasdüsen (14), die die Wandung (13) durchsetzen und mit einer Mahlgasquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Teil der Mahlgasdüsen (14) zugeordnet ein schaltbares Absperrorgan (15) vorgesehen ist, mittels dessen die Verbindung zur Mahlgasquelle unabhängig offen- und schließbar ist. . Spiralstrahlmühle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Mahlgasdüse (14) zugeordnet ein schaltbares Absperrorgan (15) vorgesehen ist. . Spiralstrahlmühle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlgasquelle über jeweils zu einer Mahlgasdüse (14) führende Zuleitungen (16) mit den Mahlgasdüsen (14) kommuniziert, wobei in den Zuleitungen (16) das schaltbare Absperrorgan (15) vorgesehen ist. . Spiralstrahlmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Mahlgasdüsen (14) 3 bis 40 beträgt. . Spiralstrahlmühle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlgasdüsen (14) als Lavaldüsen ausgebildet sind. . Spiralstrahlmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung zum unabhängigen Ansteuern der Absperrorgane (15) vorgesehen ist.
7. Spiralstrahlmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (13) zylindrisch ausgebildet ist.
8. Spiralstrahlmühle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Deckel (12) eine Zuführöffnung (120) für die Zuführung des Mahlguts in die Mahlkammer (10) und eine Abführöffnung (125) für die Abführung des in der Mahlkammer (10) vermahlenen Mahlguts ausgebildet sind.
9. Verfahren zum Vermahlen von Mahlgütern in einer Spiralstrahlmühle (1), wobei die Spiralstrahlmühle (1) eine von einem Boden (11), Deckel (12) und einer Wandung (13) begrenzte Mahlkammer (10) aufweist, in die das Mahlgut eingebracht wird und mit einem Mahlgasstrom aus einer Vielzahl von die Wandung (13) durchsetzenden Mahlgasdüsen (14) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Mahlgasstromes die Anzahl der mit dem Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen (14) variiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mahlgasdüsen (14) gesondert und unabhängig von den übrigen Mahlgasdüsen (14) geöffnet und mit dem Mahlgasstrom beaufschlagt oder geschlossen und vom Mahlgasstrom getrennt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des Mahlgasstromes der Durchfluss des Mahlgases pro Zeiteinheit in die Mahlkammer (10) durch eine Veränderung der Anzahl der mit dem Mahlgasstrom beaufschlagten Mahlgasdüsen (14) variiert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass umlaufend um den Umfang der Wandung (13) betrachtet eine regelmäßige Abfolge von Mahlgasdüsen (14) wechselweise geöffnet oder geschlossen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass umlaufend über den Umfang der Wandung (13) betrachtet eine Anzahl benachbart aufeinanderfolgender Mahlgasdüsen (14) geschlossen oder geöffnet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlgasdüsen (14) während der Beaufschlagung der Mahlkammer (10) mit dem Mahlgasstrom geöffnet oder geschlossen werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlgasstrom mit Überschallgeschwindigkeit aus den Mahlgasdüsen (14) in die Mahlkammer (10) eingeleitet wird. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen oder Schließen der Mahlgasdüsen (14) in Abhängigkeit von der angestrebten Korngröße des Mahlguts, der Härte des Mahlguts und/oder des Drucks in der Mahlkammer (10) variiert wird.
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