WO1998045042A1 - Process for grinding temperature-sensitive products and grinding installation for carrying out this process - Google Patents

Process for grinding temperature-sensitive products and grinding installation for carrying out this process Download PDF

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WO1998045042A1
WO1998045042A1 PCT/EP1998/001957 EP9801957W WO9845042A1 WO 1998045042 A1 WO1998045042 A1 WO 1998045042A1 EP 9801957 W EP9801957 W EP 9801957W WO 9845042 A1 WO9845042 A1 WO 9845042A1
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WO
WIPO (PCT)
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grinding
mill
product
zones
rotor
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/001957
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard KÄPPELER
Wolfgang Peukert
Joachim Galk
Peter Hoffmann
Jörg KRAHNEN
Original Assignee
Hosokawa Mikropul Gesellschaft Für Mahl- Und Staubtechnik Mbh
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 Hosokawa Mikropul Gesellschaft Für Mahl- Und Staubtechnik Mbh filed Critical Hosokawa Mikropul Gesellschaft Für Mahl- Und Staubtechnik Mbh
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • B02C19/186Use of cold or heat for disintegrating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/14Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices
    • B02C13/18Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with vertical rotor shaft, e.g. combined with sifting devices with beaters rigidly connected to the rotor

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding temperature-sensitive products, in which the product is cooled with cold gases, preferably with gaseous or liquid nitrogen.
  • the invention also relates to a grinding plant suitable for carrying out this method.
  • the object of the invention is not only to achieve an improved grinding result in the cold grinding of products, but also to reduce the operating costs.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset in that the grinding is carried out in a mill with a plurality of grinding stages lying one above the other and in that the product is fed into the mill from above is abandoned and leaves the mill below. Because the product is crushed in several stages, a defined particle load is achieved.
  • the solids transport does not require any additional transport gases (eg air) when loading goods from above and delivering goods downwards.
  • the product sediments downwards by gravity. It is no longer necessary to additionally cool relatively large air volume flows that serve to transport the product. The result is a reduction in nitrogen requirements and thus a significant reduction in operating costs.
  • ACM grinding system for producing products with a defined upper grain
  • the solids are crushed by an initial load when they enter the ACM classifier mill.
  • the maximum particle size of the finished product is determined by the internal wind classification. Particles with sufficient fineness are returned to the grinding zone. Particles that are smaller than the specified target size can leave the mill. This means that the classifier not only defines the top grain, it also prevents over-grinding of finished products.
  • An advantage of the ACM classifier mill is that the particle size distribution is relatively narrow. It is about a power of ten. In many applications, however, a higher fines content is desirable. In addition, the energy consumption of the ACM classifier mill is comparatively high due to internal flow and pressure losses.
  • the type of stress can be optimally determined for each of the stages by selecting the conditions (radius of the grinding zone, height of the grinding zone, peripheral speed, impact angle, type of grinding tools, etc.). This allows the total stress on the grinding plant to be precisely defined.
  • Another special feature of the mill according to the invention is its low air volume requirement. Since it is operated “downstream”, that is to say in a position in which the solids are transported by gravity, its air volume requirement is practically zero. As a result of the low air requirement, the use of relatively small filters and blowers is sufficient a significant reduction in operating costs can be achieved with cold grinding.
  • US-A-1 656756 also belongs to the prior art. It discloses a three-stage mill which is interspersed with the product (preferably ore) from top to bottom. The cited document does not contain any indications of modifying a mill of this type for cold grinding.
  • FIGS. 1 to 15. Show it:
  • FIGS. 1 and 2 flow diagrams of grinding plants which are suitable for the cold grinding according to the invention
  • FIGS. 3 to 5 mills with several grinding stages, the diameter of which increases discontinuously
  • FIGS. 6 to 10 different designs for grinding tools
  • the solid to be comminuted is located in a bunker 1 in the grinding plants according to the process flow diagrams (FIGS. 1 and 2). It is conveyed into the mill 11 via a screw feeder 2 and a rotary valve 3.
  • the screw feeder 2 is equipped in a known manner with a cooling screw.
  • Liquid nitrogen, as a coolant, is preferably applied directly to the product and to the screw.
  • the cooled product to be comminuted reaches the mill 11 from above via the rotary valve 3.
  • one or - as required - several grinding zones of the mill 1 1 coolant can be added.
  • the crushed product leaves the mill 1 1 through an outlet located in its lower area.
  • Another cellular wheel lock 5 can be connected directly to the outlet, so that the product can then be bagged (FIG. 1).
  • a filter process follows the comminution process.
  • the product is fed to the filter 8 via the line 6 with the aid of a conveying gas, preferably air, let in at 7.
  • the transport air leaves the filter 8 via the fan 9.
  • the outlet of the filter 8 is followed in a known manner by a rotary valve 10. Since the solid passes through the mill 1 1 “downstream”, it can be operated without transport air.
  • the mill according to the invention is denoted by 1 1, its rotor by 12 (or 12, 13), its rotor axis by 14 and its stator or mill housing by 1 5.
  • the multi-stage design of the mill 11 is achieved in that the rotor 12 (or 12, 13) and stator 15 are of stepped design.
  • the rotor axes 14 are arranged vertically.
  • the solids supply 16 is on the top.
  • the radius of the grinding zones increases with the direction of flow of the product. Grinding tools, possibly designed differently in the different grinding zones, are not shown in detail.
  • the solids fed centrally at 1 6 are accelerated radially outwards and reach the first grinding zone 1 7, where the first stress takes place. Further comminution takes place in the subsequent grinding zones, in which the solid is used with higher energy due to the increase in the radius of the grinding zones.
  • FIG. 5 rotor and stator grinding tools are shown schematically and designated 21 and 22, respectively.
  • the product discharge located on the circumference of the last grinding zone 9 is shown and designated 23.
  • FIG. 5 also shows that the rotor 12 is supported by the shaft 24 in bearings 25 located below the mill housing 15. The drive takes place via the belt 26.
  • the solids supply takes place centrally from above. Immediately below this is the end face of the rotor 12 or the rotor section of the upper annular gap-shaped grinding zone 17.
  • this end face of the rotor 12 is equipped with radially directed product guide elements 27. Due to these star-shaped elements, the product is thrown outwards (centrifugal wheel principle). There is a first particle stress by impacting the product on the outer grinding track, through which coarse particles are crushed. Further comminution takes place in the lower gap below. The first stage is followed by two more, which also enable a very targeted impact load. Due to the increase in radius, the solid is fed a defined, larger comminution energy per stage.
  • the rotor consists of two rotor sections 12, 13 which can be operated at different speeds. This means that the energy with which the solid is used in the grinding zones can be adjusted. For example, the lower stress energy due to the smaller diameter of the first grinding zones can be increased by increasing the speed of the upper section 12 of the rotor. On the other hand, the grinding result can be improved in terms of its grain size by high speeds of the lower section 13 of the rotor.
  • FIGS. 6 to 10 show examples of grinding tools that can be used in the grinding zones.
  • the designs according to FIGS. 6 (blow bars 32) and 7 (profiled surfaces 33) are toothless, the designs according to FIGS. 8 (pins 34), 9 (gable roof-shaped impact elements 35) and 10 (knives 36) interlocking solutions. Toothed solutions have proven to be particularly advantageous in the context of the invention.
  • Figures 1 1 to 13 show different arrangements and bearings of the modular mill according to the invention and its drive 37.
  • a flying bearing two bearings 38, 39 on one side, together with the drive 37
  • Figure 13 also Figure 5 (bearing 25). It is useful to keep one end of the mill freely accessible.
  • Figures 14 and 15 show different ways of feeding solids. These designs do not require air during operation. At 6, the solids are fed either on the principle of the centrifugal wheel (FIG. 14) or via a distributor cone 31.
  • the product discharge 23 is arranged either radially or below the last grinding zone.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Abstract

A process and device are disclosed for grinding temperature-sensitive products cooled with cold gas, preferably gaseous or liquid nitrogen. The products are ground in a grinder (11) with several superimposed grinding zones (17, 18, 19). The products are introduced through the top of the grinder (11) and exit through the bottom of the grinder (11).

Description

Verfahren zur Vermahlung von temperaturempfindlichen Produkten und für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Process for grinding temperature-sensitive products and suitable for carrying out this process
MahlanlageGrinding plant
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermahlung von temperaturempfindlichen Produkten, bei welchem das Produkt mit kalten Gasen, vorzugsweise mit gasförmigem oder flüssigem Stickstoff, gekühlt wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Mahlanlage.The invention relates to a method for grinding temperature-sensitive products, in which the product is cooled with cold gases, preferably with gaseous or liquid nitrogen. The invention also relates to a grinding plant suitable for carrying out this method.
Bei zur Zeit bekannten, bei der sogenannten Kaltmahlung eingesetzten Mühlen findet eine definierte Beanspruchung des zu verkleinernden Produkts nicht statt. Das Mahlergebnis wird häufig nur über die Mahlintensität und die Verweilzeit gesteuert. Lange Verweilzeiten in der Mühle sind insbesondere bei temperaturempfindlichen Produkten von Nachteil. Beeinträchtigungen der Produktqualität können nur durch den Einsatz relativ großer Mengen kalter Gase, insbesondere Stickstoff, vermieden werden.In currently known mills used in so-called cold grinding, there is no defined stress on the product to be reduced. The grinding result is often only controlled via the grinding intensity and the dwell time. Long residence times in the mill are particularly disadvantageous for temperature-sensitive products. Impairment of product quality can only be avoided by using relatively large amounts of cold gases, especially nitrogen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Kaltmahlung von Produkten nicht nur ein verbessertes Mahlergebnis zu erzielen, sondern auch die Betriebskosten zu senken.The object of the invention is not only to achieve an improved grinding result in the cold grinding of products, but also to reduce the operating costs.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Vermahlung in einer Mühle mit mehreren übereinanderliegen- den Mahlstufen durchgeführt wird und daß das Produkt von oben in die Mühle aufgegeben wird und unten die Mühle verläßt. Dadurch, daß die Zerkleinerung des Produkts in mehreren Stufen erfolgt, wird eine definierte Partikelbeanspruchung erreicht. Der Feststofftransport benötigt bei einer Gutaufgabe von oben und Gutabgabe nach unten keine zusätzlichen Transportgase (z.B. Luft). Das Produkt sedimentiert mittels Schwerkraft nach unten. Es ist nicht mehr erforderlich, relativ große, dem Transport des Produkts dienende Luftvolumenströme zusätzlich zu kühlen. Eine Reduzierung des Stickstoffbedarfs und damit eine deutliche Senkung der Betriebkosten sind die Folge.This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset in that the grinding is carried out in a mill with a plurality of grinding stages lying one above the other and in that the product is fed into the mill from above is abandoned and leaves the mill below. Because the product is crushed in several stages, a defined particle load is achieved. The solids transport does not require any additional transport gases (eg air) when loading goods from above and delivering goods downwards. The product sediments downwards by gravity. It is no longer necessary to additionally cool relatively large air volume flows that serve to transport the product. The result is a reduction in nitrogen requirements and thus a significant reduction in operating costs.
Eine gute Produktqualität sowie eine wirtschaftliche Produktion fordern heutzutage sehr definierte Partikelgrößenverteilungen. Wesentliche Gründe sind die Optimierung von Materialeigenschaften und die Minimierung von Materialverlusten. Zur Herstellung derartiger Partikelgrößenverteilungen kommt der Zerkleinerung eine große Bedeutung zu.Good product quality and economical production nowadays require very defined particle size distributions. The main reasons are the optimization of material properties and the minimization of material losses. Crushing is of great importance for the production of such particle size distributions.
Die bei der Zerkleinerung entstehenden Partikelgrößenverteilungen entsprechen häufig nicht der gewünschten Zielvorgabe, so daß eine nachgeschaltete Windsichtunng notwendig wird. Sie hat die Aufgabe, die maximale Partikelgröße zu bestimmen oder die Menge des Feinanteils festzulegen.The particle size distributions that arise during the comminution often do not correspond to the desired target, so that a downstream wind sighting is necessary. Its task is to determine the maximum particle size or to determine the amount of the fine fraction.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Produkten mit einem definierten Oberkorn eine Mühle mit eingebauten Windsichter zu verwenden (ACM-Mahlanlage der Anmelderin). Der Feststoff wird beim Eintritt in die ACM-Sichtermühle durch eine erste Beanspruchung zerkleinert. Durch die interne Windsichtung wird die maximale Partikelgröße des Fertigprodukts festgelegt. Partikel mit unge- nügender Feinheit werden wieder in die Mahlzone geführt. Partikel, die kleiner sind als die vorgegebene Zielgröße, können die Mühle verlassen. Somit wird durch den Sichter nicht nur das Oberkorn definiert, es wird außerdem auch ein Übermahlen von Fertigprodukten vermieden.It is known to use a mill with a built-in air classifier for producing products with a defined upper grain (ACM grinding system from the applicant). The solids are crushed by an initial load when they enter the ACM classifier mill. The maximum particle size of the finished product is determined by the internal wind classification. Particles with sufficient fineness are returned to the grinding zone. Particles that are smaller than the specified target size can leave the mill. This means that the classifier not only defines the top grain, it also prevents over-grinding of finished products.
Ein Vorteil der ACM-Sichtermühle liegt darin, daß die Partikelgrößenverteilung relativ eng ist. Sie beträgt etwa eine Zehnerpotenz. Bei vielen Applikationen ist jedoch ein höherer Feinstanteil erwünscht. Außerdem ist der Energiebedarf der ACM-Sichtermühle wegen innerer Strömungs- und Druckverluste vergleichsweise hoch.An advantage of the ACM classifier mill is that the particle size distribution is relatively narrow. It is about a power of ten. In many applications, however, a higher fines content is desirable. In addition, the energy consumption of the ACM classifier mill is comparatively high due to internal flow and pressure losses.
Infolge der Mehrstufigkeit der erfindungsgemäßen Mahlanlage finden mehrere, der Anzahl der Stufen entsprechende Partikelbeanspruchungen unter verschiedenen Bedingungen statt. Die Art der Beanspruchung kann durch die Wahl der Bedingungen (Radius der Mahlzone, Höhe der Mahlzone, Umfangsgeschwindigkeit, Prallwinkel, Art der Mahlwerkzeuge usw.) für jede der Stufen optimal festgelegt werden. Dadurch läßt sich die Gesamtbeanspruchung der Mahlanlage exakt definieren.As a result of the multistage of the grinding plant according to the invention, several particle stresses corresponding to the number of stages take place under different conditions. The type of stress can be optimally determined for each of the stages by selecting the conditions (radius of the grinding zone, height of the grinding zone, peripheral speed, impact angle, type of grinding tools, etc.). This allows the total stress on the grinding plant to be precisely defined.
Eine weitere Besonderheit der erfindungsgemäßen Mühle ist ihr geringer Luftmengenbedarf. Da sie „downstream" betrieben wird, also in einer Position, bei der der Feststofftransport durch die Schwerkraft erfolgt, ist ihr Luftmengenbedarf praktisch gleich null. Infolge des geringen Luftbedarfs reicht der Einsatz relativ kleiner Filter und Gebläse aus. Dadurch kann insbesondere bei der Kaltmahlung eine maßgebliche Reduzierung der Betriebskosten erzielt werden.Another special feature of the mill according to the invention is its low air volume requirement. Since it is operated “downstream”, that is to say in a position in which the solids are transported by gravity, its air volume requirement is practically zero. As a result of the low air requirement, the use of relatively small filters and blowers is sufficient a significant reduction in operating costs can be achieved with cold grinding.
Zum Stand der Technik gehört auch noch der Inhalt der US-A- 1 656756. Sie offenbart eine dreistufige, vom Produkt (vorzugsweise Erz) von oben nach unten durchsetzte Mühle. Hinweise darauf, eine Mühle dieser Art für die Kaltmahlung zu modifizieren, enthält die genannte Schrift nicht.The content of US-A-1 656756 also belongs to the prior art. It discloses a three-stage mill which is interspersed with the product (preferably ore) from top to bottom. The cited document does not contain any indications of modifying a mill of this type for cold grinding.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 15 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen:Further advantages and details of the invention will be explained on the basis of exemplary embodiments schematically illustrated in FIGS. 1 to 15. Show it:
Figuren 1 und 2 Fließbilder von Mahlanlagen, die für die erfindungsgemäße Kaltmahlung geeignet sind,FIGS. 1 and 2 flow diagrams of grinding plants which are suitable for the cold grinding according to the invention,
Figuren 3 bis 5 Mühlen mit mehreren Mahlstufen, deren Durchmesser diskontinuierlich zunimmt,FIGS. 3 to 5 mills with several grinding stages, the diameter of which increases discontinuously,
Figuren 6 bis 10 verschiedene Ausführungen für Mahlwerkzeuge,FIGS. 6 to 10 different designs for grinding tools,
Figuren 1 1 bis 1 3 verschiedene Anordnungen und Lagerungen derFigures 1 1 to 1 3 different arrangements and bearings of the
Mühle sowie Figuren 14 und 15 Ausführungen mit unterschiedlich gestalteterMill as well Figures 14 and 15 versions with different designs
Feststoffzufuhr.Solids supply.
In den Mahlanlagen nach den Verfahrensfließbildern (Figuren 1 und 2) befindet sich der zu zerkleinernde Feststoff in einem Bunker 1 . Er wird über einen Schneckendosierer 2 und eine Zellradschleuse 3 in die Mühle 1 1 gefördert. Der Schneckendosierer 2 ist in bekannter Weise mit einer Kühlschnecke ausgerüstet. Vorzugsweise flüssiger Stickstoff wird als Kühlmittel direkt auf das Produkt und auf die Schnecke gegeben. Das zu zerkleinernde gekühlte Produkt gelangt über die Zellradschleuse 3 von oben in die Mühle 1 1 . Während der Beanspruchung des Produkts in der Mühle 1 1 besteht trotz vorhergegangener Kühlung die Gefahr, daß sich das Produkt und die Mühle auf unzulässig hohe Temperaturen erwärmen. Um dieses zu vermeiden, können zusätzlich einer oder - je nach Bedarf - mehreren Mahlzonen der Mühle 1 1 Kühlmittel (ebenfalls flüssiger Stickstoff, Pfeil 4) zugeführt werden.The solid to be comminuted is located in a bunker 1 in the grinding plants according to the process flow diagrams (FIGS. 1 and 2). It is conveyed into the mill 11 via a screw feeder 2 and a rotary valve 3. The screw feeder 2 is equipped in a known manner with a cooling screw. Liquid nitrogen, as a coolant, is preferably applied directly to the product and to the screw. The cooled product to be comminuted reaches the mill 11 from above via the rotary valve 3. During the stressing of the product in the mill 11 there is a risk, despite previous cooling, that the product and the mill heat up to impermissibly high temperatures. To avoid this, one or - as required - several grinding zones of the mill 1 1 coolant (also liquid nitrogen, arrow 4) can be added.
Das zerkleinerte Produkt verläßt die Mühle 1 1 durch einen in ihrem unteren Bereich gelegenen Auslaß. An den Auslaß kann sich unmittelbar eine weitere Zellradschleuse 5 anschließen, so daß das Produkt danach abgesackt werden kann (Figur 1 ). Bei der Ausführung nach Figur 2 schließt sich an den Zerkleinerungsprozeß ein Filterprozeß an. Dazu wird das Produkt über die Leitung 6 mit Hilfe eines Fördergases, vorzugsweise Luft, eingelassen bei 7, dem Filter 8 zugeführt. Die Transportluft verläßt den Filter 8 über das Gebläse 9. Dem Auslaß des Filters 8 schließt sich in bekannter Weise eine Zellradschleuse 10 an. Da der Feststoff die Mühle 1 1 „downstream" durchsetzt, kann sie ohne Transportluft betrieben werden. Selbst wenn dennoch zur Beeinflussung des Mahlergebnisses einer oder mehreren Mahlstufen Luft zugeführt und die Mahlanlage nach dem Fließbild 2 betrieben wird, können aufgrund der Tatsache, daß Transportluft entfällt, ein deutlich kleinerer Filter und ein kleineres Gebläse verwendet werden. Sowohl Anschaffungs- als auch Betriebskosten werden dadurch im Vergleich zum Stand der Technik reduziert.The crushed product leaves the mill 1 1 through an outlet located in its lower area. Another cellular wheel lock 5 can be connected directly to the outlet, so that the product can then be bagged (FIG. 1). In the embodiment according to FIG. 2, a filter process follows the comminution process. For this purpose, the product is fed to the filter 8 via the line 6 with the aid of a conveying gas, preferably air, let in at 7. The transport air leaves the filter 8 via the fan 9. The outlet of the filter 8 is followed in a known manner by a rotary valve 10. Since the solid passes through the mill 1 1 “downstream”, it can be operated without transport air. Even if air is supplied to one or more grinding stages to influence the grinding result and the grinding system is operated according to flow diagram 2, the fact that transport air is omitted , a significantly smaller filter and a smaller blower can be used, which means that both acquisition and operating costs are reduced compared to the prior art.
In den weiteren Figuren sind die erfindungsgemäße Mühle mit 1 1 , ihr Rotor mit 12 (bzw. 12, 13), ihre Rotorachse mit 14 und ihr Stator bzw. Mühlengehäuse mit 1 5 bezeichnet.In the other figures, the mill according to the invention is denoted by 1 1, its rotor by 12 (or 12, 13), its rotor axis by 14 and its stator or mill housing by 1 5.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 3 bis 5 ist die Mehrstufigkeit der Mühle 1 1 dadurch erreicht, daß Rotor 12 (bzw. 12, 13) und Stator 15 stufenförmig ausgebildet sind. Die Rotorachsen 14 sind vertikal angeordnet. Die Feststoffzufuhr 16 befindet sich oben. Infolge der Mehrstufigkeit von Rotor 12 (bzw. 12, 13) und Stator 15 sind mehrere ringspaltförmige Mahlzonen 17, 18, 19 (bzw. 17 bis 20 in Figur 4) vorhanden, deren Geometrie dem j eweils gewünschten Mahlergebnis angepaßt werden kann. Bei allen Ausführungsbeispielen nach den Figuren 3 bis 5 nimmt der Radius der Mahlzonen mit der Strömungsrichtung des Produktes zu. Mahlwerkzeuge, gegebenenfalls in den verschiedenen Mahlzonen unterschiedlich gestaltet, sind im einzelnen nicht dargestellt. Während des Betriebs wird der bei 1 6 zentral zugeführte Feststoff radial nach außen beschleunigt und gelangt in die erste Mahlzone 1 7, wo die erste Beanspruchung stattfindet. Die weitere Zerkleinerung findet in den nachfolgenden Mahlzonen statt, in denen bereits wegen der Zunahme des Radius der Mahlzonen der Feststoff mit höherer Energie beansprucht wird.In the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 5, the multi-stage design of the mill 11 is achieved in that the rotor 12 (or 12, 13) and stator 15 are of stepped design. The rotor axes 14 are arranged vertically. The solids supply 16 is on the top. As a result of the multi-stage arrangement of the rotor 12 (or 12, 13) and the stator 15, there are several annular gap-shaped grinding zones 17, 18, 19 (or 17 to 20 in FIG. 4), the geometry of which can be adapted to the grinding result desired in each case. In all of the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 5, the radius of the grinding zones increases with the direction of flow of the product. Grinding tools, possibly designed differently in the different grinding zones, are not shown in detail. During operation, the solids fed centrally at 1 6 are accelerated radially outwards and reach the first grinding zone 1 7, where the first stress takes place. Further comminution takes place in the subsequent grinding zones, in which the solid is used with higher energy due to the increase in the radius of the grinding zones.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 sind Rotor- und Stator- Mahlwerkzeuge schematisch dargestellt und mit 21 bzw. 22 bezeichnet. Der auf dem Umfang der letzten Mahlzone 9 gelegene Produktaustrag ist dargestellt und mit 23 bezeichnet. Figur 5 läßt weiterhin erkennen, daß der Rotor 12 über die Welle 24 in unterhalb des Mühlengehäuses 1 5 befindlichen Lagern 25 gehaltert ist. Der Antrieb erfolgt über den Riemen 26.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, rotor and stator grinding tools are shown schematically and designated 21 and 22, respectively. The product discharge located on the circumference of the last grinding zone 9 is shown and designated 23. FIG. 5 also shows that the rotor 12 is supported by the shaft 24 in bearings 25 located below the mill housing 15. The drive takes place via the belt 26.
Bei den Ausführungen nach den Figuren 3 bis 5 erfolgt die Feststoffzufuhr zentral von oben. Unmittelbar darunter befindet sich die Stirnseite des Rotors 12 bzw. des Rotorabschnittes der oberen ringspaltförmigen Mahlzone 17. In Figur 5 ist schematisch angedeutet, daß diese Stirnseite des Rotors 12 mit radial gerichteten Produktführungselementen 27 ausgerüstet ist. Aufgrund dieser sternförmig angeordneten Elemente wird das Produkt nach außen geschleudert (Schleuderradprinzip). Es findet eine erste Partikelbeanspruchung durch Aufprallen des Produkts auf die äußere Mahlbahn statt, durch die grobe Partikel zerkleinert werden. Die weitere Zerkleinerung geschieht im nachfolgenden tiefer gelegenen Spalt. Der ersten Stufe folgen zwei weitere, die ebenfalls eine sehr gezielte Prallbeanspruchung ermöglichen. Aufgrund der Radienzunahme wird dem Feststoff j e Stufe eine definierte, größere Zerkleinerunsenergie zugeführt. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 besteht der Rotor aus zwei Rotorabschnitten 12, 13 , die mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden können. Dadurch ist die Energie, mit der der Feststoff in den Mahlzonen beansprucht wird, einstellbar. Beispielsweise kann die wegen der kleineren Durchmesser der ersten Mahlzonen geringere Beanspruchungsenergie durch Erhöhung der Drehzahl des oberen Abschnittes 12 des Rotors gesteigert werden. Andererseits kann durch hohe Drehzahlen des unteren Abschnittes 13 des Rotors das Mahlergebnis in Bezug auf seine Körnung verbessert werden.In the embodiments according to FIGS. 3 to 5, the solids supply takes place centrally from above. Immediately below this is the end face of the rotor 12 or the rotor section of the upper annular gap-shaped grinding zone 17. In FIG. 5 it is indicated schematically that this end face of the rotor 12 is equipped with radially directed product guide elements 27. Due to these star-shaped elements, the product is thrown outwards (centrifugal wheel principle). There is a first particle stress by impacting the product on the outer grinding track, through which coarse particles are crushed. Further comminution takes place in the lower gap below. The first stage is followed by two more, which also enable a very targeted impact load. Due to the increase in radius, the solid is fed a defined, larger comminution energy per stage. In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the rotor consists of two rotor sections 12, 13 which can be operated at different speeds. This means that the energy with which the solid is used in the grinding zones can be adjusted. For example, the lower stress energy due to the smaller diameter of the first grinding zones can be increased by increasing the speed of the upper section 12 of the rotor. On the other hand, the grinding result can be improved in terms of its grain size by high speeds of the lower section 13 of the rotor.
Die Figuren 6 bis 10 zeigen Beispiele für in den Mahlzonen einsetzbare Mahlwerkzeuge. Bei den Ausführungen nach den Figuren 6 (Schlagleisten 32) und 7 (profilierte Oberflächen 33) handelt es sich um unverzahnte, bei den Ausführungen nach den Figuren 8 (Stifte 34), 9 (satteldachförmige Prallelemente 35) und 1 0 (Messer 36) um verzahnte Lösungen. Verzahnte Lösungen haben sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.FIGS. 6 to 10 show examples of grinding tools that can be used in the grinding zones. The designs according to FIGS. 6 (blow bars 32) and 7 (profiled surfaces 33) are toothless, the designs according to FIGS. 8 (pins 34), 9 (gable roof-shaped impact elements 35) and 10 (knives 36) interlocking solutions. Toothed solutions have proven to be particularly advantageous in the context of the invention.
Die Figuren 1 1 bis 13 lassen verschiedene Anordnungen und Lagerungen der modularen Mühle nach der Erfindung sowie ihres Antriebs 37 erkennen. Eine fliegende Lagerung (zwei Lager 38, 39 auf einer Seite, zusammen mit dem Antrieb 37) ist in Figur 13 , auch Figur 5 (Lager 25) dargestellt. Sie ist zweckmäßig, um eine Stirnseite der Mühle frei zugänglich zu halten. Andere Lösungen, bei denen die Mühle 1 auf beiden Seiten gelagert ist, sind in den Figuren 1 1 und 12, dargestellt. Die Figuren 14 und 15 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Feststoffzufuhr. Diese Ausführungen benötigen während des Betriebs keine Luft. Die Feststoffzufuhr erfolgt bei 6 entweder nach dem Prinzip des Schleuderrades (Figur 14) oder über einen Verteilerkegel 3 1 . Der Produktaustrag 23 ist entweder radial oder unterhalb der letzten Mahlzone angeordnet. Figures 1 1 to 13 show different arrangements and bearings of the modular mill according to the invention and its drive 37. A flying bearing (two bearings 38, 39 on one side, together with the drive 37) is shown in Figure 13, also Figure 5 (bearing 25). It is useful to keep one end of the mill freely accessible. Other solutions in which the mill 1 is supported on both sides are shown in FIGS. 1 1 and 12. Figures 14 and 15 show different ways of feeding solids. These designs do not require air during operation. At 6, the solids are fed either on the principle of the centrifugal wheel (FIG. 14) or via a distributor cone 31. The product discharge 23 is arranged either radially or below the last grinding zone.

Claims

An s p rü ch eExpectations
1) Verfahren zur Vermahlung von temperaturempfindlichen Produkten, bei welchen das Produkt mit kalten Gasen, vorzugsweise mit gasförmigem oder flüssigem Stickstoff, gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermahlung in einer Mühle(ll) mit mehreren übereinanderliegenden Mahlzonen (17,18,19) durchgeführt wird und daß das Produkt von oben in die Mühle (11) aufgegeben wird und von unten die Mühle (11) verläßt.1) Process for grinding temperature-sensitive products, in which the product is cooled with cold gases, preferably with gaseous or liquid nitrogen, characterized in that the grinding in a mill (II) with a plurality of grinding zones (17, 18, 19) one above the other is carried out and that the product is fed into the mill (11) from above and leaves the mill (11) from below.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt vor dem und/oder während des Mahlprozesses mit gasförmigem, vorzugsweise flüssigem Stickstoff gekühlt wird.2) Method according to claim 1, characterized in that the product is cooled with gaseous, preferably liquid nitrogen before and / or during the grinding process.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mühle (11) ohne Transportgase betrieben wird.3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the mill (11) is operated without transport gases.
4) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelbeanspruchung zunächst dadurch bewirkt wird, daß das Produkt nach dem Schleuderradprinzip auf eine Prallfläche (17) geschleudert wird, und daß die weitere Zerkleinerung in den ringspaltförmigen Mahlzonen (17,18,19) herbeigeführt wird, die mit rotierenden und feststehenden Mahlwerkzeugen (32 bis 36) ausgerüstet sind. 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der in den Mahlzonen (17,18,19) rotierenden Mahlwerkzeugen von Mahlzone zu Mahlzone zunimmt.4) Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the particle loading is initially effected in that the product is thrown onto an impact surface (17) according to the centrifugal wheel principle, and that the further comminution in the annular gap-shaped grinding zones (17, 18 , 19) is brought about, which are equipped with rotating and stationary grinding tools (32 to 36). 5) Method according to claim 4, characterized in that the peripheral speed of the grinding tools rotating in the grinding zones (17, 18, 19) increases from grinding zone to grinding zone.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Vermahlung des Produkts ein Filterprozeß anschließt.6) Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a filtering process follows the grinding of the product.
7) Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Vermahlung von temperaturempfindlichen Produkten, bei welchem das Produkt mit kaltem, vorzugsweise mit gasförmigem oder flüssigem Stickstoff, gekühlt wird und bei welchem die Vermahlung in einer Mühle (11) mit mehreren übereinanderliegenden Mahlzonen (17,18,19) durchgeführt wird, wobei das Produkt von oben in die Mühle (11) aufgegeben wird und unten die Mühle (11) verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mühle (11) mehrstufig ausgebildet ist, daß die Mahlstufen ringspaltförmige Mahlzonen (17,18,19) sind, in denen sich rotierende und feststehende Mahlwerkzeuge (32 bis 36) befinden, und daß der Radius der Mahlzonen (17,18,19) von oben nach unten zunimmt.7) Device for carrying out a method for grinding temperature-sensitive products, in which the product is cooled with cold, preferably with gaseous or liquid nitrogen, and in which the grinding is carried out in a mill (11) with a plurality of grinding zones (17, 18, 19) one above the other ) is carried out, the product being fed into the mill (11) from above and leaving the mill (11) at the bottom, characterized in that the mill (11) is constructed in several stages so that the grinding stages are annular gap-shaped grinding zones (17, 18, 19) ) in which there are rotating and stationary grinding tools (32 to 36), and that the radius of the grinding zones (17, 18, 19) increases from top to bottom.
8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den von ringspaltförmigen Mahlzonen (17,18,19) gebildeten Mahlstufen eine weitere Mahlstufe (27,17) vorgelagert ist, die nach Art einer Prallmühle ausgebildet ist. 9) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die der zentralen Produktzufuhr ( 16) zugewandte obere Stirnseite des Rotors ( 12) mit sternförmig angeordneten Produktführungselementen ausgerüstet ist.8) Device according to claim 7, characterized in that the grinding stages formed by annular gap-shaped grinding zones (17, 18, 19) is preceded by a further grinding stage (27, 17) which is designed in the manner of an impact mill. 9) Device according to claim 8, characterized in that the central end of the rotor (12) facing the central product feed (16) is equipped with star-shaped product guide elements.
10) Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mehrere, vorzugsweise zwei Abschnitte (12, 13) aufweist, die mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sind.10) Device according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the rotor has several, preferably two sections (12, 13) which can be driven at different speeds.
1 1 ) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Mahlzonen (17, 18, 19) verzahnte Mahlwerkzeuge (34,35,36) befinden.1 1) Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that there are toothed grinding tools (34, 35, 36) in the grinding zones (17, 18, 19).
12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12 bzw. 12, 13) fliegend gelagert ist und daß sich die Lager (25,38,39) auf der Auslaßseite der Mühle (1 1 ) befinden.12) Device according to one of claims 7 to 1 1, characterized in that the rotor (12 or 12, 13) is overhung and that the bearings (25,38,39) on the outlet side of the mill (1 1) are located.
13) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder vier ringspaltförmige Mahlzonen ( 17, 1 8, 19) vorhanden sind. 13) Device according to one of claims 7 to 12, characterized in that three or four annular gap-shaped grinding zones (17, 1 8, 19) are present.
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