WO2008098754A1 - Device and method for the comminution of ground stock - Google Patents

Device and method for the comminution of ground stock Download PDF

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Publication number
WO2008098754A1
WO2008098754A1 PCT/EP2008/001099 EP2008001099W WO2008098754A1 WO 2008098754 A1 WO2008098754 A1 WO 2008098754A1 EP 2008001099 W EP2008001099 W EP 2008001099W WO 2008098754 A1 WO2008098754 A1 WO 2008098754A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
grinding
sieve
punch
collecting container
preferred
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/001099
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Armin Brenner
Lorenz Graef
Simon Holz
Andreas Strasser
Heinrich Lieder
Armin Lange De Oliveira
Mika Linden
Original Assignee
Hte Aktiengesellschaft The High Throughput Experimentation Company
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 Hte Aktiengesellschaft The High Throughput Experimentation Company filed Critical Hte Aktiengesellschaft The High Throughput Experimentation Company
Publication of WO2008098754A1 publication Critical patent/WO2008098754A1/en

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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
    • B02C19/08—Pestle and mortar

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for comminuting regrind into particles having a particle size and particle size distribution which is as defined as possible and in a better yield than by prior art processes.
  • the synthesized materials e.g. in the form of extrudates or pellets, subjected to a mechanical treatment to obtain the desired particles.
  • the pulverulent materials used to produce the catalyst bed have as precisely defined particle properties, in particular particle size and particle size distribution.
  • a device for parallel comminution and sieving of catalysts is known, for example, from WO 02/04121.
  • This apparatus includes, but is not limited to, a comminuting body having four or more spatially separated apertures or depressions, each of the four or more apertures or depressions defining a comminuting zone having an internal comminuting surface.
  • the device according to WO 02/04121 comprises four or more comminution elements, wherein each of the four or more comminution elements is located at least partly within the comminution zone and is intended to comminute catalytic materials which are located within the four or more comminution zones.
  • said apparatus comprises one or more primary screens which define at least a portion of the inner crushing surface.
  • these primary screens are designed so that it is possible to simultaneously sieve all four or more catalytic materials while they are being comminuted so that these materials are separated into smaller particles penetrating through the primary screen and larger particles , which do not penetrate the sieve and in the
  • One of the objects of the present invention is to provide a device and a method which make it possible to comminute the material to be ground by means of a mechanical treatment in such a way that particles having desired target properties with regard to particle size and particle size distribution are increased in comparison with the processes of the prior art otherwise optimized yield can be achieved.
  • the device should be as simple as possible and / or have as few different components / components.
  • the device and the method should be suitable for the fact that a mechanical treatment of relatively small amounts of ground material is possible.
  • Another preferred object is to design the device in such a way that it can be used for the parallel comminution of different approaches to regrind.
  • apparatus and methods are to be used in the field of high-throughput research.
  • the device should be able to be operated at least partially or completely automatically.
  • a device for comminution of ground material which contains an upper grinding unit and a lower grinding unit, wherein at least one of the grinding units has one or more lifting element (s).
  • At least one, preferably the lower, grinding unit comprises at least one sieve insert or a part thereof.
  • this sieve insert comprises at least one grinding sieve (3) on a portafilter (2), wherein these two components are preferably separate units, which are relatively in at least one spatial direction can move to each other. More preferably, the grinding screen is fixed on the portafilter and is preferably supported or supported by this in the (vertical) z-direction.
  • the grinding wire (3) preferably comprises a wire mesh fabric.
  • a characteristic of the mill sieve used in each case is that it should have a defined, or as uniform as possible mesh size.
  • a grinding screen can be used whose mesh size is 150 microns. But it can also be used a grinding sieve whose mesh size is 500 microns.
  • the filter holder (2) is preferably a perforated plate or a plate which has a lattice-shaped structure, preferably a perforated plate with round or elongated openings.
  • the filter holder is more rigid, i. less flexible and / or less flexible than the grinding wire.
  • the shear modulus can be considered.
  • the filter holder as a whole has a larger shear modulus than the grinding screen.
  • At least one of the at least two grinding units comprises at least one grinding punch (6). More preferably, this grinding unit comprises at least one unit for driving the or the punch (s).
  • the grinding die is preferably detachably connected to the unit for driving.
  • the unit for driving preferably comprises an electric motor with a drive shaft and optionally a transmission. Both the drive torque and the drive speed are preferably controllable and controllable.
  • a drive motor can preferably be a DC motor, a stepper motor, a servo motor, a synchronous or asynchronous motor use.
  • a gearbox As embodiments for a transmission gear, chains or toothed belt transmission (or a combination thereof) can be used.
  • the translation can be adjusted by different combinations within certain limits and thus optimally adapted to the grinding process.
  • the device can preferably be operated with different grinding dies (6), the respective selection of the grinding punch depending on the given application. It is preferred if the grinding dies are made of a hard and wear-resistant material. Suitable materials include, for example, high-strength plastic, metal or ceramic, in particular silicon nitride, tungsten carbide or zirconium nitride. Composite materials are also preferred.
  • the grinding punch and the grinding screen are arranged so that the material to be ground can be introduced and comminuted between the grinding punch and the grinding wire.
  • the (bottom) surface of the grinding punch facing the material to be ground has the shape of a disk, preferably a circular disk.
  • the grinding material facing the surface of the mill (its "bottom") with Cavities (wells) is provided and therefore has a three-dimensional structure.
  • the cavities on the underside of the grinding disc can have different structures.
  • Preferred structures of the underside of the grinding disc are intersecting grooves or curved grooves which extend in a star shape from the edge of the punch disc to the center.
  • Such structuring in the surface (the underside) of the grinding die is at least partially prevented by grinding material is pressed into the annular gap, which forms or can form between the grinding die and the collecting container.
  • Preferred structuring of the underside of the grinding punch are shown in FIG.
  • the cavities preferably have a certain minimum depth.
  • the minimum depth and minimum width of the cavities is determined in a preferred embodiment of the method according to the invention by the desired particle size.
  • the cavities provide sufficient edge area so that a shearing force can be exerted on the particles to be ground. More preferably, the cavities should be at least of a larger dimension than the average particle size of the target fraction.
  • one of the grinding units preferably the lower grinding unit, comprises at least one collecting container (1), which preferably comprises the at least one sieve insert.
  • one or more holders for receiving the collecting container or the collecting container are preferably provided, which preferably also act as a wall (5) of the grinding screen or can be integrated with this.
  • the upper part of the collecting container preferably has a cylindrical inner space, wherein the diameter of the inner space is preferably slightly larger than the outer diameter of the grinding punch, wherein the grinding punch in this embodiment is preferably circular. This arrangement causes a total of the smallest possible annular gap forms when the grinding punch is inserted into the upper part of the sample container.
  • the collecting container is preferably of a multi-part construction and preferably has an upper part, the sample receiving container, and a lower part, the sample collecting container.
  • the fixing or supporting the grinding screen on the portafilter is preferably achieved by attaching the strainer insert at the top or bottom of the sample container by means of suitable fasteners. It is preferred here that the sieve insert is fastened in the lower part of the sample receiving container, preferably by means of releasable fastening elements.
  • the dimensioning and design of the device depends on the respective given technical requirements.
  • a characteristic index in the dimensioning of the device is given by the inner diameter of the collecting container.
  • the device preferably comprises a collecting container whose inner diameter is in a range of 2 to 20 cm. It is preferred here that the inner diameter of the sample container is smaller than 10 cm.
  • the collecting container and the holder for receiving the collecting container are preferably designed such that an anti-rotation device is provided, which prevents the collecting container or parts of the collecting container from being displaced or displaced by mechanical force of the grinding punch.
  • the rotation of the collecting container (1) in an associated holder is preferably Given that the outer part of the collecting container has edges and the insertion of the holder has a corresponding shape for receiving an angular collecting container. Numerous other embodiments of a rotation are possible.
  • the upper and / or the lower grinding unit is moved by means of at least one lifting element, preferably in the vertical direction.
  • the lifting element is a device for generating pressure forces.
  • the power transmission preferably takes place via movable and / or fixed abutments.
  • means are provided by means of which the lifting force and / or the lifting speed can be controlled and / or recorded or can.
  • the lifting elements preferably comprise hydraulic elements, spring elements and / or pneumatic elements.
  • pneumatic elements are driven at a pressure of 2 to 10 bar.
  • the device according to the invention has a stop by which the lifting movement can be decelerated or brought to a standstill in a predetermined position.
  • the stop is preferably designed such that it can prevent a part of the grinding unit, preferably the upper grinding unit, particularly preferably the grinding punch (6), being pressed directly onto the grinding wire (3).
  • the stop is configured as EndabscibilsAuth.
  • a distance sensor may be preferably incorporated in the device instead of (or in addition to) the stop. This distance sensor is preferably set to a fixed distance value and supplies at Achieve this target distance digital information that leads to the interruption of the grinding process.
  • the distance sensor provides a continuously correlated with the distance signal.
  • the signal of the sensor for switching off the grinding process is evaluated.
  • a microphone for receiving the airborne sound is in the vicinity of the grinding screen. As the filling of the grinding unit decreases, light grinding of the grinding punch on the grinding screen may occur. This is indicated by a noise, which can be detected by a suitable sound analysis.
  • a structure-borne sound converter is installed in the housing (5) of the grinding unit instead of the microphone.
  • a spectral analysis preferably in a frequency range of 10 Hz to 1 MHz or at least up to 500 kHz, the shift of the spectral components can be detected and thus be used to switch off the grinding unit.
  • a rigid filter holder is combined with a less rigid grinding screen, in particular with a wire mesh of wire mesh.
  • the wire mesh of the grinding screen, supported by the portafilter, although supported by the portafilter, has some flexibility or mobility, so that crushed particles can easily penetrate the mesh. Larger particles, which initially remain stuck in the mesh, may also be broken by the forces created by the movement of the wire mesh. A blockage of the wire mesh by particles that stick in the mesh without re-emergence is low due to the intrinsic flexibility.
  • Another advantage of the present invention is that at least one of the at least two grinding units also has a screening function. As a result, the device as a whole is smaller, lighter, better parallelizable and cheaper.
  • elements are provided which at least partially enable automatic operation or even fully automatic operation of the device.
  • the method according to the invention preferably comprises the following steps: a) filling a collecting container comprising at least one sieve insert with sieve carrier and grinding sieve with regrind, b) inserting the collecting container into a receiving device, c) positioning a first, upper grinding aggregate over a second, lower one , Grinding unit in a way that one D) carrying out a defined rotational movement of the grinding die in the horizontal plane, e) carrying out a vertical movement of the lower grinding unit in the direction of the grinding punch and / or the upper grinding unit in the direction of the sieve insert of the collecting container wherein the vertical movement in (e) is accompanied by a decrease in the amount of ground material.
  • steps (d) and (e) be carried out simultaneously.
  • the millbase be filled in the space between the punch and the sieve insert.
  • the rotational movement of the grinding die takes place either by means of an oscillating movement or by means of a continuously rotating movement.
  • the rotational movement which is characterized by the number of revolutions of the grinding punch per minute, is preferably in a range of 1 to 200 revolutions per minute, more preferably in a range of 2.5 to 100 revolutions per minute.
  • the oscillation frequency in the case of an oscillating movement depends on the deflection of the grinding disk or the angle of rotation of the grinding disk. It is preferred that frequencies of the order of 10 -2 to 4 Hz are used in oscillatory movement of the grinding disk.
  • step e it is preferred that the vertical movement of upper and / or lower grinding unit is regulated or controlled. Either a constant energy can be entered here or a constant speed can be applied.
  • the device according to the invention and the method according to the invention are particularly advantageously suitable for the production of particles compared with other methods known from the prior art, since the material to be ground is comminuted under particularly "mild" conditions which can be easily controlled.
  • material (regrind) is preferably comminuted whose hardness is less than the hardness of corundum.
  • the process according to the invention and the device according to the invention are particularly advantageously used for comminuting oxidic materials.
  • extrudates or small shaped bodies (pellets) are comminuted.
  • Target material in this context means amount of particle fraction which lies in a specific, desired size range and which has the narrowest possible particle distribution.
  • target material in methods for comminuting particles from the prior art (for example, ball mill or Torax grinding mill), a high proportion of particles is also often formed, which are smaller than the particles of the target fraction, the so-called "fines".
  • a high education council on fines leads to material loss and has the disadvantage that additional effort is made to separate the fines from the target fraction. This disadvantage is avoided or minimized by the method according to the invention and the device according to the invention.
  • Figure 1 shows a preferred embodiment of the device according to the invention, according to which the material to be ground (not shown) between a grinding die (6) and a filter holder (2) with grinding sieve (3) simultaneously crushed and sieved.
  • Figure 2 shows a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention according to which the wall (5) a non-positive connection of the
  • FIG. 3 shows a further preferred embodiment in which the
  • Wall (5) is preferably connected to a fixed abutment (7). Further preferably, in this embodiment, the drive shaft (10) with a movable abutment (9) is connected.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment to that shown in FIG. 3, according to which the wall (5) is connected to a movable abutment (9)
  • Abutment is connected to a device suitable for the generation of pressure forces.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the underside of three different grinding dies (6), which differ from one another with regard to the structuring of the cavities.
  • FIG. 6 is an illustration of an embodiment comprising a controller (24). The speed of the grinding die is measured and fed to a converter (25), which the
  • FIG. 7 shows a preferred arrangement according to the present invention, in which the pressure force on the collecting container is determined.
  • the signal of a transducer is fed to a regulator (21), which calculates it taking into account a desired value
  • S p determines the manipulated variable for an actuator (32).
  • Figure 8 shows a control regime in which the speed is kept constant with the same control arrangement as shown in Figure 6, but with the conversion of the torque.
  • Milling experiments were carried out on iron oxide pellets and on zirconium oxide pellets (the pellets were cylindrical and had a length of about 5 mm and a diameter of about 2 mm).
  • the apparatus was equipped with a sieve insert consisting of wire mesh and having a mesh size of 160 ⁇ m.
  • a comminution of the same starting materials was made for comparison also manually, wherein the materials to be crushed were first crushed by mortar and pestle and then triturated on a steel wire with the aid of a ceramic gun.
  • the target fraction in this example were particles whose average particle size was in the range from 125 to 160 ⁇ m.
  • the products were screened after comminution, using a sieve with a mesh size of 125 .mu.m.
  • collecting container (1) and grinding punch (6) are arranged vertically one above the other.
  • the collecting container (1) for particles comprises in this embodiment a filter holder (2) with associated grinding sieve (3).
  • the millbase i. the substance to be comminuted, which is to lead to particles with desired particle sizes and particle size distributions, is not shown in this figure, but is preferably located between the grinding punch (6) and the grinding wire (3).
  • the grinding punch (6) comprises cavities (4) for generating shearing forces on the material to be ground.
  • At least the grinding wire (3) is in physical contact with a wall (5), that is, it is detachably or permanently connected to it. It is further preferred that the grinding punch (6) via a drive shaft (10), and optionally a gear (11), with a motor (12) is in operative connection.
  • Figure 2 A further preferred embodiment of the present invention is shown in Figure 2, which substantially corresponds to the embodiment shown in Figure 1.
  • at least the portafilter (2), but preferably the grinding screen (3) and portafilter (2) are connected to a support structure (14) via a frictional connection (18) (not shown here).
  • FIG. 3 is also based on the embodiment according to FIG. 1.
  • this embodiment additionally has the following preferred features: on the one hand, the wall (5) is preferably connected to a fixed abutment (7).
  • the drive shaft (10) which is in operative connection with the grinding punch (6), via a bearing (13) for receiving axial and radial forces with a movable abutment (9) is in operative connection, which in turn with is connected to a device for generating pressure forces suitable means, or is in operative connection therewith.
  • This device which is suitable for generating pressure forces, is shown schematically in FIG. 3 by arrows.
  • FIG. 1 An alternative preferred embodiment according to the present invention is shown in FIG. Accordingly, the wall (5) is in frictional connection, and is preferably releasably or permanently attached to a movable abutment (9), which in turn is connected to a device for generating pressure forces suitable means, which is shown schematically by arrows. Accordingly, the drive shaft (10), which leads to the punch (6), connected via a bearing (13) for receiving axial and radial forces with a fixed abutment (7).
  • FIG. 5 shows a schematic representation of three different grinding dies (6), which differ from one another with respect to the structuring of the cavities on the underside.
  • this structuring is represented by two lines crossing in the middle given, these intersecting lines preferably have an offset in the middle.
  • At least the width of the cavities, which are present in the form of a line, should be greater than the largest desired particle diameter. Likewise, the depth of these cavities should preferably be greater than the largest desired particle size. The same applies to the length of these linear cavities.
  • the structuring is given by lines having an H-shape.
  • the structuring is given by intersecting wave-shaped or star-shaped lines.
  • the pressing force acting on the grinding die which may be represented by, for example, the spring (26), with the speed of the grinding punch by regulation.
  • FIG. 6 shows a preferred embodiment of the invention comprising a regulator.
  • the speed of the grinding punch is measured and fed to a converter (25). This converts the speed into a standard signal, which can be processed by a controller (24).
  • the controller controls the motor in such a way that the speed specified by means of a setpoint input S p is maintained.
  • the control value can be recorded by means of the registration unit (23).
  • a decreasing control value is observed on the controller, which corresponds to a decrease in the torque.
  • the criterion for switching off the milling process can be derived from the course of the torque. If the torque falls below a limit whose value is to be determined experimentally, the shutdown of the grinding process should take place.
  • FIG. 7 shows an arrangement according to which the contact pressure force is determined by a force unit signal converter (31).
  • the signal of the converter is supplied to the controller (21), which determines the manipulated variable for the force-generating actuator (32) taking into account the setpoint value S p .
  • the controller 21
  • the controller determines the manipulated variable for the force-generating actuator (32) taking into account the setpoint value S p .
  • arrangements with strain gauges or piezoresistive sensors with a corresponding matching amplifier can be used as power unit signal converters.
  • electromagnetic actuators can preferably be used.
  • the switch-off criterion can be derived from the control value of the speed controller 24.
  • FIG. 8 shows a control regime in which the rotational speed is kept constant with the same control arrangement as shown in FIG.
  • a transducer (22) converts the torque received at the shaft of the mill into a unitary signal.
  • This is now fed to the controller (21) as an actual value.
  • this controller determines the manipulated variable for the actuator (20).
  • the grinding result can be taken either at the control value of the speed controller (as shown in the drawing) or at the control value of the force regulator (not shown in the drawing).
  • the switch-off criterion is derived from the control value of one of the controllers, the detection takes place as described in FIG.
  • the force measurement can also take place indirectly.
  • the actuator used in such an arrangement is a piston or a diaphragm actuator.
  • Actuators is the generation of force by applying
  • Print As a medium for pressure transmission, a liquid or a gas can be used. Due to the geometric properties of the actuator, the transmission ratio pressure in force is determined. Consequently, by a
  • the pressure control consists of the components converter pressure in unit signal (27), the Controller with setpoint input S p (21), the actuator (29) and the supply of pressurized control fluid (30).
  • a distance sensor may be preferably incorporated in the device instead of (or in addition to) the stop. This distance sensor is preferably set to a fixed distance value and, upon reaching this target distance, provides digital information which leads to the interruption of the grinding process.
  • the distance sensor provides a continuously correlated with the distance signal.
  • the signal of the sensor for switching off the grinding process is evaluated.
  • a microphone for receiving the airborne sound is in the vicinity of the grinding screen. As the filling of the grinding unit decreases, light grinding of the grinding punch on the grinding screen may occur. This is indicated by a noise, which can be detected by a suitable sound analysis.
  • a structure-borne sound converter is installed in the housing (5) of the grinding unit instead of the microphone.
  • the vibration signal preferably detecting "scratching" noises
  • signal of Endabschalters falls below a predetermined torque or distance measurement.
  • control fluid compressed gas or compressed fluid

Abstract

The present invention relates to a device and to a method for the comminution of ground stock into particles having a substantially defined particle size and particle size distribution with better yield. The device comprises at least one upper grinding assembly and one lower grinding assembly, with at least one of the grinding assemblies being operatively connected to one or more lifting elements (en), and wherein at least one grinding assembly comprises at least one strainer insert. The strainer insert comprises at least one grinding strainer (3) on a strainer carrier (2), the grinding strainer and the strainer carrier being separate units, which can move relative to each other at least in one spatial direction.

Description

hte Aktiengesellschaft the high throughput experimentation Company H101465PC hte stock company the high throughput experimentation company H101465PC
Vorrichtung und Verfahren zur Zerkleinerung von MahlgutApparatus and method for comminuting regrind
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut zu Partikeln mit einer möglichst definierten Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung und in einer besseren Ausbeute als nach Verfahren des Standes der Technik.The present invention relates to an apparatus and a method for comminuting regrind into particles having a particle size and particle size distribution which is as defined as possible and in a better yield than by prior art processes.
Das Erzeugen von pulverförmigen Festsstoffen, welche Partikel in einer definierten mittleren Partikelgrößenverteilung enthalten, vorzugsweise einer engen Partikelgrößenverteilung, ist in vielen technischen Bereichen von großem wirtschaftlichen Interesse. In vielen Fällen ist es jedoch nicht möglich, die geforderten Zieleigenschaften von Partikeln, insbesondere in Bezug auf mittlere Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung, in einer Weise zu steuern, so dass die gewünschten Partikel direkt bei der Synthese der Partikelmaterialien erreicht werden können.The production of pulverulent solids containing particles in a defined mean particle size distribution, preferably a narrow particle size distribution, is of great economic interest in many technical fields. In many cases, however, it is not possible to control the required target properties of particles, in particular with regard to average particle size and particle size distribution, in such a way that the desired particles can be achieved directly in the synthesis of the particle materials.
Somit ist es oftmals notwendig, dass die synthetisierten Materialien, z.B. in Form von Extrudaten oder Pellets, einer mechanischen Behandlung unterzogen werden, um die gewünschten Partikel zu erhalten.Thus, it is often necessary that the synthesized materials, e.g. in the form of extrudates or pellets, subjected to a mechanical treatment to obtain the desired particles.
Beispielsweise ist es bei der katalytischen Untersuchung von Feststoffkatalysatoren von wesentlicher Bedeutung, dass die zur Herstellung des Katalysatorbetts verwendeten pulverförmigen Materialien möglichst genau definierte Partikeleigenschaften, insbesondere Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung, aufweisen.For example, in the catalytic analysis of solid catalysts, it is essential that the pulverulent materials used to produce the catalyst bed have as precisely defined particle properties, in particular particle size and particle size distribution.
Eine genaue Kontrolle über die Partikeleigenschaften ist insbesondere auch im Bereich der kombinatorischen Forschung beziehungsweise derExact control over the particle properties is particularly in the field of combinatorial research or the
Hochdurchsatzforschung von großer Bedeutung, da eine Erhöhung des Probendurchsatzes zum Teil auch durch eine Verringerung der zu untersuchenden Menge an Probenmaterialien erreicht werden kann. Bei der Verminderung des Probenvolumens muss allerdings eine möglichst hohe Aussagekraft und Reproduzierbarkeit der Messdaten zu gewährleisten sein, was wiederum bevorzugt durch eine definierte (enge) Partikelgrößenverteilungen erreicht werden kann.High - throughput research of great importance, since an increase in the Sample throughput can be achieved in part by reducing the amount of sample materials to be examined. When reducing the sample volume, however, the highest possible significance and reproducibility of the measurement data must be ensured, which in turn can preferably be achieved by a defined (narrow) particle size distribution.
Eine Vorrichtung zum parallelen Zerkleinern und Sieben von Katalysatoren ist beispielsweise aus der WO 02/04121 bekannt. Diese Vorrichtung umfasst unter anderem einen Zerkleinerungskörper mit vier oder mehr räumlich getrennten Öffnungen oder Vertiefungen, wobei jede der vier oder mehr Öffnungen oder Vertiefungen eine Zerkleinerungszone definiert, die eine innere Zerkleinerungsoberfläche aufweist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung gemäß WO 02/04121 vier oder mehr Zerkleinerungselemente, wobei jedes der vier oder mehr Zerkleinerungselemente zumindest zum Teil innerhalb der Zerkleinerungszone befindlich ist und katalytischen Materialien, welche sich innerhalb der vier oder mehr Zerkleinerungszonen befinden, zerkleinern soll.A device for parallel comminution and sieving of catalysts is known, for example, from WO 02/04121. This apparatus includes, but is not limited to, a comminuting body having four or more spatially separated apertures or depressions, each of the four or more apertures or depressions defining a comminuting zone having an internal comminuting surface. Furthermore, the device according to WO 02/04121 comprises four or more comminution elements, wherein each of the four or more comminution elements is located at least partly within the comminution zone and is intended to comminute catalytic materials which are located within the four or more comminution zones.
Weiterhin umfasst die genannte Vorrichtung einen oder mehrere Primärsiebe, welche zumindest einen Teil der inneren Zerkleinerungsoberfläche definieren.Furthermore, said apparatus comprises one or more primary screens which define at least a portion of the inner crushing surface.
Dabei sind diese Primärsiebe so ausgestaltet, dass es möglich ist, simultan alle vier oder mehr katalytischen Materialien zu sieben, während diese zerkleinert werden, so dass diese Materialien aufgetrennt werden, und zwar in kleinere Partikel, welche durch das primäre Sieb durchdringen, und größere Teilchen, welche das Sieb nicht durchdringen und in derIn this case, these primary screens are designed so that it is possible to simultaneously sieve all four or more catalytic materials while they are being comminuted so that these materials are separated into smaller particles penetrating through the primary screen and larger particles , which do not penetrate the sieve and in the
Zerkleinerungszone zum weiteren Zermahlen verbleiben. Am Ende der oben genannten Öffnungen des Siebkörpers befinden sich Sekundärsiebe, welche wiederum kleinere Partikel passieren lassen, wohingegen die größerenCrushing zone remain for further crushing. At the end of the above-mentioned openings of the screen body are secondary screens, which in turn allow smaller particles to pass, whereas the larger ones
Partikel zurückgehalten werden. Dabei ist die Maschengröße der Siebe so angepasst, dass eine gewünschte Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung erreicht werden kann. Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, Mahlgut durch eine mechanische Behandlung so zu zerkleinern, dass Partikel mit gewünschten Zieleigenschaften hinsichtlich der Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung in einer gegenüber den Verfahren des Standes der Technik erhöhten oder anderweitig optimierten Ausbeute erreicht werden können.Particles are retained. The mesh size of the sieves is adjusted so that a desired particle size and particle size distribution can be achieved. One of the objects of the present invention is to provide a device and a method which make it possible to comminute the material to be ground by means of a mechanical treatment in such a way that particles having desired target properties with regard to particle size and particle size distribution are increased in comparison with the processes of the prior art otherwise optimized yield can be achieved.
Vorzugsweise soll die Vorrichtung dazu möglichst einfach aufgebaut sein und/oder möglichst wenige verschiedene Bauteile/Komponenten aufweisen. Gleichzeitig sollen die Vorrichtung und das Verfahren dafür geeignet sein, dass auch eine mechanische Behandlung von relativ geringen Mengen an Mahlgut möglich ist.Preferably, the device should be as simple as possible and / or have as few different components / components. At the same time the device and the method should be suitable for the fact that a mechanical treatment of relatively small amounts of ground material is possible.
Eine weitere bevorzugte Aufgabe ist es, die Vorrichtung in der Weise auszugestalten, dass diese für das parallele Zerkleinern von verschiedenen Ansätzen an Mahlgut genutzt werden kann. Vorzugsweise aber nicht notwendigerweise sollen Vorrichtung und Verfahren im Bereich der Hochdurchsatzforschung eingesetzt werden. Darüber hinaus soll die Vorrichtung zumindest teilweise beziehungsweise vollständig automatisch betrieben werden können.Another preferred object is to design the device in such a way that it can be used for the parallel comminution of different approaches to regrind. Preferably, but not necessarily, apparatus and methods are to be used in the field of high-throughput research. In addition, the device should be able to be operated at least partially or completely automatically.
Die hier genannten und weitere Aufgaben werden dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Mahlgut bereitgestellt wird, welche ein oberes Mahlaggregat und ein unteres Mahlaggregat enthält, wobei zumindest eines der Mahlaggregate ein oder mehrere Hubelement(e) aufweist.The above-mentioned and other objects are achieved in that a device for comminution of ground material is provided, which contains an upper grinding unit and a lower grinding unit, wherein at least one of the grinding units has one or more lifting element (s).
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst zumindest ein, bevorzugt das untere, Mahlaggregat zumindest einen Siebeinsatz oder ein Teil hiervon.In a preferred embodiment, at least one, preferably the lower, grinding unit comprises at least one sieve insert or a part thereof.
Dabei ist es bevorzugt, dass dieser Siebeinsatz zumindest ein Mahlsieb (3) auf einem Siebträger (2) umfasst, wobei diese beiden Bauteile bevorzugt getrennte Einheiten sind, die sich in zumindest einer Raumrichtung relativ zueinander bewegen können. Weiter bevorzugt ist das Mahlsieb auf dem Siebträger fixiert und wird bevorzugt von diesem in (vertikaler) z-Richtung gestützt oder unterstützt.It is preferred that this sieve insert comprises at least one grinding sieve (3) on a portafilter (2), wherein these two components are preferably separate units, which are relatively in at least one spatial direction can move to each other. More preferably, the grinding screen is fixed on the portafilter and is preferably supported or supported by this in the (vertical) z-direction.
Das Mahlsieb (3) umfasst vorzugsweise ein Drahtmaschengewebe. Ein Kennzeichen des jeweils eingesetzten Mahlsiebes ist, dass dieses eine definierte, beziehungsweise eine möglichst einheitliche Maschenweite aufweisen soll. Beispielsweise kann ein Mahlsieb verwendet werden, dessen Maschenweite 150 μm beträgt. Es kann aber auch ein Mahlsieb eingesetzt werden, dessen Maschenweite 500 μm beträgt. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, Mahlsiebe zu verwenden, deren Maschenweite in einem Bereich von 10 μm bis 5000 μm liegt, wobei ein Bereich für die Maschenweite von 50 bis 1000 μm bevorzugt ist.The grinding wire (3) preferably comprises a wire mesh fabric. A characteristic of the mill sieve used in each case is that it should have a defined, or as uniform as possible mesh size. For example, a grinding screen can be used whose mesh size is 150 microns. But it can also be used a grinding sieve whose mesh size is 500 microns. In the context of the device according to the invention, it is preferred to use grinding sieves whose mesh size is in a range of 10 .mu.m to 5000 .mu.m, with a range for the mesh width of 50 to 1000 .mu.m being preferred.
Der Siebträger (2) ist vorzugsweise eine Lochplatte oder eine Platte, die eine gitterförmige Struktur aufweist, vorzugsweise eine Lochplatte mit runden oder länglichen Durchbrüchen.The filter holder (2) is preferably a perforated plate or a plate which has a lattice-shaped structure, preferably a perforated plate with round or elongated openings.
Vorzugsweise ist der Siebträger starrer, d.h. weniger flexibel und/oder weniger biegsam als das Mahlsieb. Als mögliches Maß für die unterschiedliche Biegsamkeit/Verformbarkeit kann beispielsweise das Schermodul angesehen werden. Insoweit ist es bevorzugt, dass der Siebträger insgesamt ein größeres Schermodul aufweist als das Mahlsieb.Preferably, the filter holder is more rigid, i. less flexible and / or less flexible than the grinding wire. As a possible measure of the different flexibility / deformability, for example, the shear modulus can be considered. In that regard, it is preferred that the filter holder as a whole has a larger shear modulus than the grinding screen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst zumindest eines der zumindest zwei Mahlaggregate, vorzugsweise das obere Mahlaggregat, zumindest einen Mahlstempel (6). Weiter bevorzugt umfasst dieses Mahlaggregat zumindest eine Einheit zum Antrieb des oder der Mahlstempel(s). Der Mahlstempel ist vorzugsweise lösbar mit der Einheit zum Antrieb verbunden. Die Einheit zum Antrieb umfasst vorzugsweise einen Elektromotor mit einer Antriebswelle sowie optional ein Getriebe. Sowohl das Antriebsdrehmoment als auch die Antriebsgeschwindigkeit sind vorzugsweise Steuer- und regelbar.In a preferred embodiment of the present invention, at least one of the at least two grinding units, preferably the upper grinding unit, comprises at least one grinding punch (6). More preferably, this grinding unit comprises at least one unit for driving the or the punch (s). The grinding die is preferably detachably connected to the unit for driving. The unit for driving preferably comprises an electric motor with a drive shaft and optionally a transmission. Both the drive torque and the drive speed are preferably controllable and controllable.
Als Antriebsmotor kann vorzugsweise ein Gleichstrommotor, ein Schrittmotor, ein Servomotor, ein Synchron- oder Asynchronmotor Verwendung finden.As a drive motor can preferably be a DC motor, a stepper motor, a servo motor, a synchronous or asynchronous motor use.
In Abhängigkeit vom jeweils eingesetzten Motor kann es erforderlich sein, die Drehzahl des Motors mittels eines Getriebes zu über- oder zu untersetzen. Als Ausführungsformen für ein Getriebe können Zahnrad, Ketten oder Zahnriemengetriebe (oder deren Kombination) eingesetzt werden. Die Übersetzung kann durch unterschiedliche Kombinationen in gewissen Grenzen angepasst und somit dem Mahlvorgang optimal angepasst werden.Depending on the particular engine used, it may be necessary to override or undercut the speed of the engine by means of a gearbox. As embodiments for a transmission gear, chains or toothed belt transmission (or a combination thereof) can be used. The translation can be adjusted by different combinations within certain limits and thus optimally adapted to the grinding process.
Die Vorrichtung kann vorzugsweise mit unterschiedlichen Mahlstempeln (6) betrieben werden, wobei die jeweilige Auswahl des Mahlstempels von der vorgegebenen Anwendung abhängt. Bevorzugt ist es, wenn die Mahlstempel aus einem harten und verschleißfesten Material bestehen. Geeignete Materialien umfassen beispielsweise aus hochfestem Kunststoff, Metall oder Keramik, insbesondere aus Siliciumnitrid, Wolframcarbid oder Zirconnitrid. Verbundmaterialien sind gleichfalls bevorzugt.The device can preferably be operated with different grinding dies (6), the respective selection of the grinding punch depending on the given application. It is preferred if the grinding dies are made of a hard and wear-resistant material. Suitable materials include, for example, high-strength plastic, metal or ceramic, in particular silicon nitride, tungsten carbide or zirconium nitride. Composite materials are also preferred.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind Mahlstempel und Mahlsieb so angeordnet, dass das Mahlgut zwischen Mahlstempel und Mahlsieb eingebracht und zerkleinert werden kann.In a preferred embodiment, the grinding punch and the grinding screen are arranged so that the material to be ground can be introduced and comminuted between the grinding punch and the grinding wire.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die dem Mahlgut zugewandte (untere) Oberfläche des Mahlstempels die Form einer Scheibe, vorzugsweise einer kreisförmigen Scheibe.In a preferred embodiment, the (bottom) surface of the grinding punch facing the material to be ground has the shape of a disk, preferably a circular disk.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die dem Mahlgut zugewandte Oberfläche des Mahlstempels (dessen "Unterseite") mit Kavitäten (Vertiefungen) versehen ist und daher eine dreidimensionale Strukturierung aufweist.For the purposes of the present invention, it is preferred that the grinding material facing the surface of the mill (its "bottom") with Cavities (wells) is provided and therefore has a three-dimensional structure.
Je nach der Ausführungsform des Mahlstempels können die Kavitäten an der Unterseite der Mahlscheibe unterschiedliche Strukturen aufweisen. Bevorzugte Strukturierungen der Unterseite der Mahlscheibe sind sich kreuzende Rillen oder auch gekrümmte Rillen, die sternförmig vom Rand der Stempelscheibe zum Mittelpunkt verlaufen.Depending on the embodiment of the grinding die, the cavities on the underside of the grinding disc can have different structures. Preferred structures of the underside of the grinding disc are intersecting grooves or curved grooves which extend in a star shape from the edge of the punch disc to the center.
Besonders bevorzugt sind solche Strukturierungen in der Oberfläche (der Unterseite) des Mahlstempels, durch die zumindest teilweise verhindert wird, dass Mahlgut in den Ringspalt gepresst wird, welcher sich zwischen dem Mahlstempel und dem Sammelbehälter bildet oder bilden kann. Bevorzugte Strukturierungen der Unterseite des Mahlstempels sind in Figur 5 gezeigt.Particularly preferred are such structuring in the surface (the underside) of the grinding die, is at least partially prevented by grinding material is pressed into the annular gap, which forms or can form between the grinding die and the collecting container. Preferred structuring of the underside of the grinding punch are shown in FIG.
Die Kavitäten weisen bevorzugt eine bestimmte Mindesttiefe auf. Die Mindesttiefe und Mindestbreite der Kavitäten wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die gewünschte Partikelgröße bestimmt. Bevorzugt stellen die Kavitäten genügend Kantenfläche zur Verfügung, damit auf die zu mahlenden Partikel eine Scherkraft ausgeübt werden kann. Weiter bevorzugt sollen die Kavitäten zumindest von einer größeren Dimension sein als die mittlere Partikelgröße der Zielfraktion.The cavities preferably have a certain minimum depth. The minimum depth and minimum width of the cavities is determined in a preferred embodiment of the method according to the invention by the desired particle size. Preferably, the cavities provide sufficient edge area so that a shearing force can be exerted on the particles to be ground. More preferably, the cavities should be at least of a larger dimension than the average particle size of the target fraction.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eines der Mahlaggregate, vorzugsweise das untere Mahlaggregat, zumindest einen Sammelbehälter (1), der vorzugsweise den zumindest einen Siebeinsatz umfasst.In a preferred embodiment, one of the grinding units, preferably the lower grinding unit, comprises at least one collecting container (1), which preferably comprises the at least one sieve insert.
Dabei sind vorzugsweise eine oder mehrer Halterungen zur Aufnahme des Sammelbehälters beziehungsweise der Sammelbehälter vorgesehen, welche vorzugsweise auch als Wandung (5) des Mahlsiebs fungieren bzw. mit dieser integriert sein können. Der obere Teil des Sammelbehälters hat vorzugsweise einen zylinderförmigen Innenraum, wobei der Durchmesser des Innenraums vorzugsweise geringfügig größer ist als der äußere Durchmesser des Mahlstempels, wobei der Mahlstempel in dieser Ausführungsform bevorzugt kreisförmig ist. Diese Anordnung bewirkt, dass sich insgesamt ein möglichst kleiner Ringspalt bildet, wenn der Mahlstempel in den oberen Teil des Probenbehälters eingeführt wird.In this case, one or more holders for receiving the collecting container or the collecting container are preferably provided, which preferably also act as a wall (5) of the grinding screen or can be integrated with this. The upper part of the collecting container preferably has a cylindrical inner space, wherein the diameter of the inner space is preferably slightly larger than the outer diameter of the grinding punch, wherein the grinding punch in this embodiment is preferably circular. This arrangement causes a total of the smallest possible annular gap forms when the grinding punch is inserted into the upper part of the sample container.
Der Sammelbehälter ist vorzugsweise mehrteilig aufgebaut und weist vorzugsweise einen oberen Teil, den Probenaufnahmebehälter, und einen unteren Teil, den Probensammelbehälter, auf.The collecting container is preferably of a multi-part construction and preferably has an upper part, the sample receiving container, and a lower part, the sample collecting container.
Die Fixierung bzw. das Stützen des Mahlsiebes auf dem Siebträger wird vorzugsweise durch ein Befestigen des Siebeinsatzes am oberen oder unteren Teil des Probenbehälters mittels geeigneter Befestigungselemente erreicht. Bevorzugt ist es hierbei, dass der Siebeinsatz im unteren Teil des Probenaufnahmebehälters befestigt wird, und zwar vorzugsweise mittels lösbarer Befestigungselemente.The fixing or supporting the grinding screen on the portafilter is preferably achieved by attaching the strainer insert at the top or bottom of the sample container by means of suitable fasteners. It is preferred here that the sieve insert is fastened in the lower part of the sample receiving container, preferably by means of releasable fastening elements.
Die Dimensionierung und Ausgestaltung der Vorrichtung richtet sich nach den jeweils gegebenen technischen Anforderungen. Eine charakteristische Kennzahl bei der Dimensionierung der Vorrichtung ist durch den Innendurchmesser des Sammelbehälters gegeben. Die Vorrichtung umfasst bevorzugt einen Sammelbehälter, dessen Innendurchmesser in einem Bereich von 2 bis 20 cm liegt. Bevorzugt ist es hierbei, dass der Innendurchmesser des Probenbehälters kleiner ist als 10 cm.The dimensioning and design of the device depends on the respective given technical requirements. A characteristic index in the dimensioning of the device is given by the inner diameter of the collecting container. The device preferably comprises a collecting container whose inner diameter is in a range of 2 to 20 cm. It is preferred here that the inner diameter of the sample container is smaller than 10 cm.
Der Sammelbehälter und die Halterung zur Aufnahme des Sammelbehälters sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass eine Verdrehsicherung vorhanden ist, die es verhindert, dass sich der Sammelbehälter oder Teile des Sammelbehälters unter mechanischer Krafteinwirkung des Mahlstempels in eine Drehbewegung versetzt oder versetzen kann. Die Verdrehsicherung des Sammelbehälters (1) in einer zugehörigen Halterung ist vorzugsweise dadurch gegeben, dass der äußere Teil des Sammelbehälters Kanten aufweist und der Einschub der Halterung eine entsprechende Form zur Aufnahme eines kantigen Sammelbehälters aufweist. Auch zahlreiche andere Ausgestaltungen einer Verdrehsicherung sind möglich.The collecting container and the holder for receiving the collecting container are preferably designed such that an anti-rotation device is provided, which prevents the collecting container or parts of the collecting container from being displaced or displaced by mechanical force of the grinding punch. The rotation of the collecting container (1) in an associated holder is preferably Given that the outer part of the collecting container has edges and the insertion of the holder has a corresponding shape for receiving an angular collecting container. Numerous other embodiments of a rotation are possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mittel zumindest eines Hubelementes das obere und/oder das untere Mahlaggregat bewegt, vorzugsweise in vertikaler Richtung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hubelement eine Einrichtung zur Erzeugung von Andruckkräften. Dabei erfolgt die Kraftvermittlung bevorzugt über bewegliche und/oder feste Widerlager.In a preferred embodiment of the present invention, the upper and / or the lower grinding unit is moved by means of at least one lifting element, preferably in the vertical direction. In a preferred embodiment, the lifting element is a device for generating pressure forces. In this case, the power transmission preferably takes place via movable and / or fixed abutments.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Einrichtungen vorhanden, mittels derer die Hubkraft und/oder die Hubgeschwindigkeit gesteuert und/oder aufgezeichnet werden kann bzw. können. Die Hubelemente umfassen vorzugsweise Hydraulikelemente, Federelemente und/oder Pneumatikelemente. Bevorzugt werden Pneumatikelemente mit einem Druck von 2 bis 10 bar angetrieben.In a preferred embodiment of the invention, means are provided by means of which the lifting force and / or the lifting speed can be controlled and / or recorded or can. The lifting elements preferably comprise hydraulic elements, spring elements and / or pneumatic elements. Preferably, pneumatic elements are driven at a pressure of 2 to 10 bar.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Anschlag auf, durch den die Hubbewegung in einer vorgegebenen Position abgebremst oder zum Stillstand gebracht werden kann. Der Anschlag ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass dieser verhindern kann, dass ein Teil des Mahlaggregates, vorzugsweise des oberen Mahlaggregates, besonders bevorzugt der Mahlstempel (6), direkt auf das Mahlsieb (3) gedrückt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlag als Endabschaltungskontakt ausgestaltet.In a preferred embodiment, the device according to the invention has a stop by which the lifting movement can be decelerated or brought to a standstill in a predetermined position. The stop is preferably designed such that it can prevent a part of the grinding unit, preferably the upper grinding unit, particularly preferably the grinding punch (6), being pressed directly onto the grinding wire (3). In a preferred embodiment, the stop is configured as Endabschaltungskontakt.
Unabhängig von den aus den Regelsignalen abgeleiteten Kriterien kann in der Vorrichtung an Stelle des Anschlags (oder zusätzlich hierzu) bevorzugt ein Abstandssensor eingebaut werden. Dieser Abstandssensor wird vorzugsweise auf einen festen Abstandswert eingestellt und liefert bei Erreichen dieses Zielabstands eine digitale Information, die zur Unterbrechung des Mahlvorgangs führt.Regardless of the criteria derived from the control signals, a distance sensor may be preferably incorporated in the device instead of (or in addition to) the stop. This distance sensor is preferably set to a fixed distance value and supplies at Achieve this target distance digital information that leads to the interruption of the grinding process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liefert der Abstandssensor ein kontinuierlich mit dem Abstand korrelierendes Signal. In einer geeigneten Auswerteeinheit wird das Signal des Sensors zur Abschaltung des Mahlvorgangs ausgewertet.In a further preferred embodiment, the distance sensor provides a continuously correlated with the distance signal. In a suitable evaluation unit, the signal of the sensor for switching off the grinding process is evaluated.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich ein Mikrofon zur Aufnahme des Luftschalls in der Nähe des Mahlsiebs. Bei abnehmender Füllung des Mahlaggregats kann es zu leichtem Touchieren des Mahlstempels am Mahlsieb kommen. Dies ist an einem Geräusch erkennbar, welches durch eine geeignete Schallanalyse nachgewiesen werden kann.In a further preferred embodiment, a microphone for receiving the airborne sound is in the vicinity of the grinding screen. As the filling of the grinding unit decreases, light grinding of the grinding punch on the grinding screen may occur. This is indicated by a noise, which can be detected by a suitable sound analysis.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird an Stelle des Mikrofons ein Körperschallwandler in das Gehäuse (5) des Mahlaggregats eingebaut. Mit abnehmender Füllung des Mahlaggregats reduziert sich der Druck und damit die Entwicklung hochfrequenter Geräuschanteile. Mittels einer Spektralanalyse, bevorzugt in einem Frequenzbereich von 10 Hz bis 1 MHz oder wenigstens bis 500 kHz, kann die Verschiebung der spektralen Anteile nachgewiesen werden und folglich zum Abschalten des Mahlaggregats ausgenutzt werden.In a further preferred embodiment, a structure-borne sound converter is installed in the housing (5) of the grinding unit instead of the microphone. With decreasing filling of the grinding unit reduces the pressure and thus the development of high-frequency noise components. By means of a spectral analysis, preferably in a frequency range of 10 Hz to 1 MHz or at least up to 500 kHz, the shift of the spectral components can be detected and thus be used to switch off the grinding unit.
Insgesamt ist es im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass das Abschalten zumindest eines Mahlaggregates auf der Basis zumindest eines der folgenden Signale erfolgt: Schallsignal (vorzugsweise Erkennen von „Kratz" -Geräuschen), Signal eines Endabschalters, Unterschreiten eines vorgegebenen Drehmoments oder Abstandsmessung. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es besonders bevorzugt, dass ein steifer Siebträgers mit einem weniger steifen Mahlsieb kombiniert wird, insbesondere mit einem Mahlsieb aus Drahtmaschengewebe.Overall, it is preferred for the purposes of the method according to the invention that switching off at least one grinding unit on the basis of at least one of the following signals: sound signal (preferably detecting "scratch" noise), signal Endabschalters, falling below a predetermined torque or distance measurement. In the context of the method and the device according to the invention, it is particularly preferred that a rigid filter holder is combined with a less rigid grinding screen, in particular with a wire mesh of wire mesh.
Ohne an diesen möglichen Mechanismus gebunden sein zu wollen, kann davon ausgegangen werden, dass das durch den Siebträger gestützte Drahtmaschengewebe des Mahlsiebes - obwohl es durch den Siebträger gestützt ist - eine gewisse Flexibilität oder Beweglichkeit aufweist, so dass zerkleinerte Partikel das Maschengewebe gut durchdringen können. Größere Partikel, die zunächst im Maschengewebe stecken bleiben, werden möglicherweise auch durch die bei der Bewegung des Drahtmaschengewebes entstehenden Kräfte gebrochen. Eine Blockierung des Drahtmaschengewebes durch Partikel, die im Maschengewebe hängen bleiben ohne wieder auszutreten ist durch die intrinsische Flexibilität gering.Without wishing to be bound by this possible mechanism, it can be assumed that the wire mesh of the grinding screen, supported by the portafilter, although supported by the portafilter, has some flexibility or mobility, so that crushed particles can easily penetrate the mesh. Larger particles, which initially remain stuck in the mesh, may also be broken by the forces created by the movement of the wire mesh. A blockage of the wire mesh by particles that stick in the mesh without re-emergence is low due to the intrinsic flexibility.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass zumindest eines der zumindest zwei Mahlaggregate auch eine Siebfunktion hat. Hierdurch wird die Vorrichtung insgesamt kleiner, leichter, besser parallelisierbar und kostengünstiger.Another advantage of the present invention is that at least one of the at least two grinding units also has a screening function. As a result, the device as a whole is smaller, lighter, better parallelizable and cheaper.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Elemente vorhanden, die zumindest teilweise einen automatischen Betrieb oder aber auch einen vollständig automatischen Betrieb der Vorrichtung ermöglichen.In a preferred embodiment of the invention, elements are provided which at least partially enable automatic operation or even fully automatic operation of the device.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte: a) Befüllen eines Sammelbehälters, umfassend zumindest einen Siebeinsatz, mit Siebträger und Mahlsieb mit Mahlgut, b) Einsatz des Sammelbehälters in eine Aufnahmevorrichtung, c) Positionieren eines ersten, oberen, Mahlaggregates über einem zweiten, unteren, Mahlaggregat in einer Weise, dass ein Mahlstempel in den oberen Teil des Sammelbehälters zur Aufnahme von Mahlgut hineinragt, d) Ausführen einer definierten Drehbewegung des Mahlstempels in der horizontalen Ebene, e) Ausführen einer Vertikalbewegung des unteren Mahlaggregats in Richtung des Mahlstempels und/oder des oberen Mahlaggregats in Richtung des Siebeinsatzes des Sammelbehälters wobei die Vertikalbewegung in (e) mit einer Abnahme an Menge an Mahlgut einhergeht.The method according to the invention preferably comprises the following steps: a) filling a collecting container comprising at least one sieve insert with sieve carrier and grinding sieve with regrind, b) inserting the collecting container into a receiving device, c) positioning a first, upper grinding aggregate over a second, lower one , Grinding unit in a way that one D) carrying out a defined rotational movement of the grinding die in the horizontal plane, e) carrying out a vertical movement of the lower grinding unit in the direction of the grinding punch and / or the upper grinding unit in the direction of the sieve insert of the collecting container wherein the vertical movement in (e) is accompanied by a decrease in the amount of ground material.
Dabei ist es bevorzugt, dass die Schritte (d) und (e) simultan ausgeführt werden.It is preferred that steps (d) and (e) be carried out simultaneously.
In Bezug auf Schritt (a) ist es bevorzugt, dass das Mahlgut in den Raum zwischen Mahlstempel und Siebeinsatz eingefüllt wird.With respect to step (a), it is preferred that the millbase be filled in the space between the punch and the sieve insert.
Bezüglich Schritt d) ist es bevorzugt, dass die Drehbewegung des Mahlstempels entweder mittels einer oszillierenden Bewegung oder mittels einer kontinuierlich rotierenden Bewegung erfolgt. Die Rotationsbewegung, die durch die Anzahl der Umdrehungen des Mahlstempels pro Minute gekennzeichnet ist, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 200 Umdrehungen pro Minute, weiter bevorzugt in einem Bereich von 2,5 bis 100 Umdrehungen pro Minute. Die Oszillationsfrequenz bei einer oszillierenden Bewegung richtet sich nach der Auslenkung der Mahlscheibe beziehungsweise dem Drehwinkel der Mahlscheibe. Bevorzugt ist es, dass bei oszillatorischer Bewegung der Mahlscheibe Frequenzen im Bereich von 10~2 bis 4 Hz genutzt werden.With regard to step d), it is preferred that the rotational movement of the grinding die takes place either by means of an oscillating movement or by means of a continuously rotating movement. The rotational movement, which is characterized by the number of revolutions of the grinding punch per minute, is preferably in a range of 1 to 200 revolutions per minute, more preferably in a range of 2.5 to 100 revolutions per minute. The oscillation frequency in the case of an oscillating movement depends on the deflection of the grinding disk or the angle of rotation of the grinding disk. It is preferred that frequencies of the order of 10 -2 to 4 Hz are used in oscillatory movement of the grinding disk.
Bezüglich Schritt e) ist es bevorzugt, dass die Vertikalbewegung von oberem und/oder unterem Mahlaggregat geregelt oder gesteuert wird. Entweder kann hierbei eine konstante Energie eingetragen werden oder eine konstante Geschwindigkeit angelegt werden. Das erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind gegenüber anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren besonders vorteilhaft zur Herstellung von Partikeln geeignet, da das Mahlgut unter besonders "milden" Bedingungen zerkleinert wird, die sich gut kontrollieren lassen. Dabei wird bevorzugt Material (Mahlgut) zerkleinert, dessen Härte geringer ist als die Härte von Korund.With regard to step e), it is preferred that the vertical movement of upper and / or lower grinding unit is regulated or controlled. Either a constant energy can be entered here or a constant speed can be applied. The device according to the invention and the method according to the invention are particularly advantageously suitable for the production of particles compared with other methods known from the prior art, since the material to be ground is comminuted under particularly "mild" conditions which can be easily controlled. In this case, material (regrind) is preferably comminuted whose hardness is less than the hardness of corundum.
Besonders vorteilhaft werden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zerkleinerung von oxidischen Materialien eingesetzt. Vorzugsweise werden Strangextrudate oder kleine Formkörper (Pellets) zerkleinert.The process according to the invention and the device according to the invention are particularly advantageously used for comminuting oxidic materials. Preferably, extrudates or small shaped bodies (pellets) are comminuted.
Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine sehr hohe Ausbeute an Zielmaterial zu erhalten. "Zielmaterial" bedeutet in diesem Zusammenhang Menge an Partikelfraktion, die in einem bestimmten, gewünschten Größenbereich liegt und die eine möglichst enge Partikelverteilung aufweist. Bei Verfahren zur Zerkleinerung von Partikeln aus dem Stand der Technik (zum Beispiel Kugelmühle oder Toraxmahlmühle), wird oftmals auch ein hoher Anteil an Partikeln gebildet, die kleiner sind als die Partikel der Zielfraktion, die sogenannten "Fines". Eine hohe Bildungsrates an Fines führt zu Materialverlust und hat den Nachteil, dass zusätzlich Aufwand entsteht, die Fines von der Zielfraktion abzutrennen. Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vermieden oder minimiert. By means of the present invention it is possible to obtain a very high yield of target material. "Target material" in this context means amount of particle fraction which lies in a specific, desired size range and which has the narrowest possible particle distribution. In methods for comminuting particles from the prior art (for example, ball mill or Torax grinding mill), a high proportion of particles is also often formed, which are smaller than the particles of the target fraction, the so-called "fines". A high education council on fines leads to material loss and has the disadvantage that additional effort is made to separate the fines from the target fraction. This disadvantage is avoided or minimized by the method according to the invention and the device according to the invention.
Kurze Beschreibung der Figuren:Brief description of the figures:
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, gemäß welcher das Mahlgut (nicht gezeigt) zwischen einem Mahlstempel (6) und einem Siebträger (2) mit Mahlsieb (3) gleichzeitig zerkleinert und gesiebt wird.Figure 1 shows a preferred embodiment of the device according to the invention, according to which the material to be ground (not shown) between a grinding die (6) and a filter holder (2) with grinding sieve (3) simultaneously crushed and sieved.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß welcher die Wandung (5) eine kraftschlüssige Verbindung desFigure 2 shows a schematic representation of another embodiment of the device according to the invention according to which the wall (5) a non-positive connection of the
Mahlsiebs und des Siebträgers mit einer Haltestruktur bewirkt.Mahlsiebs and the Siebträgers effected with a holding structure.
Figur 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher dieFIG. 3 shows a further preferred embodiment in which the
Wandung (5) vorzugsweise mit einem festen Widerlager (7) verbunden ist. Weiter vorzugsweise ist in dieser Ausführungsform die Antriebswelle (10) mit einem beweglichen Widerlager (9) verbunden.Wall (5) is preferably connected to a fixed abutment (7). Further preferably, in this embodiment, the drive shaft (10) with a movable abutment (9) is connected.
Figur 4 zeigt eine zu der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform alternative Ausgestaltung, dergemäß die Wandung (5) mit einem beweglichen Widerlager (9) verbunden ist, wobei diesesFIG. 4 shows an alternative embodiment to that shown in FIG. 3, according to which the wall (5) is connected to a movable abutment (9)
Widerlager mit einer zur Erzeugung von Andruckkräften geeigneten Einrichtung verbunden ist.Abutment is connected to a device suitable for the generation of pressure forces.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung der Unterseite von drei unterschiedlichen Mahlstempeln (6), die sich bezüglich der Strukturierung der Kavitäten voneinander unterscheiden.FIG. 5 shows a schematic illustration of the underside of three different grinding dies (6), which differ from one another with regard to the structuring of the cavities.
Figur 6 ist die Darstellung einer Ausführungsform, welche einen Regler (24) umfasst. Dabei wird die Drehzahl des Mahlstempels gemessen und einem Wandler (25) zugeführt, welcher dieFIG. 6 is an illustration of an embodiment comprising a controller (24). The speed of the grinding die is measured and fed to a converter (25), which the
Drehzahl in ein Einheitssignal umwandelt, welches dann vom Regler verarbeitet und zur Motorsteuerung eingesetzt werden kann.Speed converted into a standard signal, which then from the Regulator can be processed and used for motor control.
Figur 7 zeigt eine bevorzugte Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, in welcher die Andruckkraft auf den Sammelbehälter ermittelt wird. Das Signal eines Wandlers wird einem Regler (21) zugeführt, welcher daraus unter Berücksichtigung eines SollwertsFIG. 7 shows a preferred arrangement according to the present invention, in which the pressure force on the collecting container is determined. The signal of a transducer is fed to a regulator (21), which calculates it taking into account a desired value
Sp die Stellgröße für einen Aktuator (32) ermittelt.S p determines the manipulated variable for an actuator (32).
Figur 8 zeigt ein Regelregime, bei welchem die Drehzahl mit der gleichen Regelanordnung wie in Figur 6 gezeigt konstant gehalten wird, allerdings unter Wandlung des Drehmoments.Figure 8 shows a control regime in which the speed is kept constant with the same control arrangement as shown in Figure 6, but with the conversion of the torque.
Die vorliegende Erfindung soll nachfolgend anhand eines Beispiels illustriert werden:The present invention will be illustrated below by way of example:
Es wurden Mahlversuche an Eisenoxidpellets und an Zirkonoxidpellets durchgeführt (die Pellets waren zylinderfömig und hatten eine Länge von ca. 5 mm und einen Durchmesser von ca. 2 mm).Milling experiments were carried out on iron oxide pellets and on zirconium oxide pellets (the pellets were cylindrical and had a length of about 5 mm and a diameter of about 2 mm).
Bei den Testreihen zur Zerkleinerung wurde die Vorrichtung mit einem Siebeinsatz ausgerüstet, welcher aus einem Drahtmaschengewebe bestand und eine Maschenweite von 160 μm aufwies. Eine Zerkleinerung der gleichen Ausgangsmaterialien wurde zum Vergleich auch manuell vorgenommen, wobei die zu zerkleinernden Materialien zunächst mittels Mörser und Pistill zerkleinert wurden und dann über einem Stahlsieb mit Hilfe eines Keramikpistills verrieben wurden.In the comminution series, the apparatus was equipped with a sieve insert consisting of wire mesh and having a mesh size of 160 μm. A comminution of the same starting materials was made for comparison also manually, wherein the materials to be crushed were first crushed by mortar and pestle and then triturated on a steel wire with the aid of a ceramic gun.
Als Zielfraktion wurden in diesem Beispiel Partikel gewertet, deren mittlere Partikelgröße in einem Bereich von 125 bis 160 μm liegt. Zur Abtrennung der Fines (Partikel kleiner als 125 μm ) aus den aufgefangenen Produkten wurden die Produkte nach der Zerkleinerung einer Siebung unterzogen, wobei ein Sieb mit einer Maschenweite von 125 μm eingesetzt wurde. Die Menge an Zielprodukt, d.h. die Produktfraktion mit Partikelgrößen im Bereich von 125 bis 160 μm, wurde mittels Wägung bestimmt.The target fraction in this example were particles whose average particle size was in the range from 125 to 160 μm. To separate the fines (particles smaller than 125 .mu.m) from the collected products, the products were screened after comminution, using a sieve with a mesh size of 125 .mu.m. The Amount of target product, ie the product fraction with particle sizes in the range of 125 to 160 microns, was determined by weighing.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren werden höhere Ausbeuten an Zielfraktion (d.h. Partikel im BereichWith the aid of the device according to the invention and the method according to the invention, higher yields of target fraction (i.e.
125 bis 160 μm) erhalten als mit Hilfe des konventionellen Zerkleinerns. Die mittleren Ausbeuten an Zielprodukt, die unter Verwendung der vorliegenden125 to 160 μm) than obtained by conventional crushing. The mean yields of target product obtained using the present
Erfindung erreicht wurden, lagen im Bereich von 60 bis 80 Gewichtsprozent.Achieved in the range of 60 to 80 weight percent.
Bei Vergleichsversuchen mit Mörser und Pistill wurden Ausbeuten an Zielprodukt erhalten, diedemgegenüber in einem Bereich zwischen 10 undIn comparative experiments with mortar and pestle yields of target product were obtained, in contrast, in a range between 10 and
20 Gewichtsprozent lagen.20 percent by weight.
Im Folgenden sollen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffend sowohl die Vorrichtung als auch das Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut anhand von Figuren dargestellt werden.In the following, preferred embodiments of the present invention concerning both the apparatus and the method for comminuting regrind are to be illustrated by means of figures.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in Figur 1 dargestellt ist, sind Sammelbehälter (1) und Mahlstempel (6) vertikal übereinander angeordnet. Der Sammelbehälter (1) für Partikel umfasst in dieser Ausführungsform einen Siebträger (2) mit zugehörigem Mahlsieb (3). Das Mahlgut, d.h. die zu zerkleinernde Substanz, welche zu Partikeln mit gewünschten Partikelgrößen und Partikelgrößenverteilungen führen soll, ist in dieser Figur nicht gezeigt, befindet sich aber vorzugsweise zwischen Mahlstempel (6) und Mahlsieb (3). Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform umfasst der Mahlstempel (6) Kavitäten (4) zur Erzeugung von Scherkräften am Mahlgut.In a preferred embodiment of the present invention, which is shown in Figure 1, collecting container (1) and grinding punch (6) are arranged vertically one above the other. The collecting container (1) for particles comprises in this embodiment a filter holder (2) with associated grinding sieve (3). The millbase, i. the substance to be comminuted, which is to lead to particles with desired particle sizes and particle size distributions, is not shown in this figure, but is preferably located between the grinding punch (6) and the grinding wire (3). According to the embodiment shown here, the grinding punch (6) comprises cavities (4) for generating shearing forces on the material to be ground.
Im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass sich zumindest das Mahlsieb (3) in physikalischem Kontakt mit einer Wandung (5) befindet, d.h. mit dieser lösbar oder permanent verbunden ist. Weiter bevorzugt ist, dass der Mahlstempel (6) über eine Antriebswelle (10), und gegebenenfalls ein Getriebe (11), mit einem Motor (12) in Wirkverbindung steht. Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Figur 2 gezeigt, welche im Wesentlichen der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform entspricht. Zusätzlich zu den in Bezug auf Figur 1 diskutierten Merkmalen ist zumindest der Siebträger (2), sind aber vorzugsweise Mahlsieb (3) und Siebträger (2), über eine kraftschlüssige Verbindung (18) mit einer Haltestruktur (14) verbunden (hier nicht gezeigt).In connection with this embodiment, it is preferred that at least the grinding wire (3) is in physical contact with a wall (5), that is, it is detachably or permanently connected to it. It is further preferred that the grinding punch (6) via a drive shaft (10), and optionally a gear (11), with a motor (12) is in operative connection. A further preferred embodiment of the present invention is shown in Figure 2, which substantially corresponds to the embodiment shown in Figure 1. In addition to the features discussed in relation to FIG. 1, at least the portafilter (2), but preferably the grinding screen (3) and portafilter (2), are connected to a support structure (14) via a frictional connection (18) (not shown here). ,
Auch die Ausführungsform, die in Figur 3 gezeigt ist, basiert auf der Ausführungsform gemäß Figur 1. Diese Ausführungsform weist allerdings zusätzlich die folgenden bevorzugten Merkmale auf: zum einen ist die Wandung (5) vorzugsweise mit einem festen Widerlager (7) verbunden. Zum anderen ist es bevorzugt, dass die Antriebswelle (10), welche mit dem Mahlstempel (6) in Wirkverbindung steht, über ein Lager (13) zur Aufnahme axialer und radialer Kräfte mit einem beweglichen Widerlager (9) in Wirkverbindung steht, welches seinerseits mit einer zur Erzeugung von Andruckkräften geeigneten Einrichtung verbunden ist, oder hiermit in Wirkverbindung steht. Diese zur Erzeugung von Andruckkräften geeignete Einrichtung ist in Figur 3 durch Pfeile schematisch dargestellt.The embodiment shown in FIG. 3 is also based on the embodiment according to FIG. 1. However, this embodiment additionally has the following preferred features: on the one hand, the wall (5) is preferably connected to a fixed abutment (7). On the other hand, it is preferred that the drive shaft (10), which is in operative connection with the grinding punch (6), via a bearing (13) for receiving axial and radial forces with a movable abutment (9) is in operative connection, which in turn with is connected to a device for generating pressure forces suitable means, or is in operative connection therewith. This device, which is suitable for generating pressure forces, is shown schematically in FIG. 3 by arrows.
Eine alternativ bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Figur 4 gezeigt. Demgemäß befindet sich die Wandung (5) in kraftschlüssiger Verbindung, und ist vorzugsweise lösbar oder permanent mit einem beweglichen Widerlager (9) befestigt, welches seinerseits mit einer zur Erzeugung von Andruckkräften geeigneten Einrichtung verbunden ist, die hier durch Pfeile schematisch dargestellt ist. Entsprechend ist die Antriebswelle (10), welche zum Mahlstempel (6) führt, über ein Lager (13) zur Aufnahme axialer und radialer Kräfte mit einem festen Widerlager (7) verbunden.An alternative preferred embodiment according to the present invention is shown in FIG. Accordingly, the wall (5) is in frictional connection, and is preferably releasably or permanently attached to a movable abutment (9), which in turn is connected to a device for generating pressure forces suitable means, which is shown schematically by arrows. Accordingly, the drive shaft (10), which leads to the punch (6), connected via a bearing (13) for receiving axial and radial forces with a fixed abutment (7).
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung von drei unterschiedlichen Mahlstempeln (6), welche sich bezüglich der Strukturierung der Kavitäten an der Unterseite voneinander unterscheiden. In der untersten Darstellung der Figur 5 ist diese Strukturierung durch zwei sich in der Mitte kreuzende Linien gegeben, wobei diese sich kreuzenden Linien vorzugsweise in der Mitte einen Versatz aufweisen.FIG. 5 shows a schematic representation of three different grinding dies (6), which differ from one another with respect to the structuring of the cavities on the underside. In the lowermost representation of FIG. 5, this structuring is represented by two lines crossing in the middle given, these intersecting lines preferably have an offset in the middle.
Zumindest die Breite der Kavitäten, welche vorliegend linienförmig ausgestaltet sind, sollte größer sein als der größte erwünschte Partikeldurchmesser. Gleichfalls sollte die Tiefe dieser Kavitäten vorzugsweise größer sein als die größte erwünschte Partikelgröße. Selbiges gilt auch für die Länge dieser linienförmigen Kavitäten.At least the width of the cavities, which are present in the form of a line, should be greater than the largest desired particle diameter. Likewise, the depth of these cavities should preferably be greater than the largest desired particle size. The same applies to the length of these linear cavities.
In der mittleren Darstellung von Figur 5 ist die Strukturierung durch Linien gegeben, die eine H-Form aufweisen. In der oberen Darstellung schließlich ist die Strukturierung durch sich kreuzende wellenförmige bzw. sternförmige Linien gegeben.In the middle illustration of FIG. 5, the structuring is given by lines having an H-shape. Finally, in the upper diagram, the structuring is given by intersecting wave-shaped or star-shaped lines.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die Andruckkraft, die auf den Mahlstempel wirkt und die beispielsweise durch die Feder (26) dargestellt sein kann, mit der Geschwindigkeit des Mahlstempels durch Regelung in Beziehung zu setzen.According to a preferred embodiment of the invention, it is possible to correlate the pressing force acting on the grinding die, which may be represented by, for example, the spring (26), with the speed of the grinding punch by regulation.
In Figur 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfassend einen Regler dargestellt. Die Drehzahl des Mahlstempels wird gemessen und einem Wandler (25) zugeführt. Dieser wandelt die Drehzahl in ein Einheitssignal um, welches von einem Regler (24) verarbeitet werden kann. Der Regler steuert den Motor dergestalt, dass die mittels einer Sollwertvorgabe Sp vorgegebene Drehzahl eingehalten wird. Optional kann mittels der Registriereinheit (23) der Stellwert des Reglers aufgezeichnet werden. Üblicherweise ist am Regler ein sinkender Stellwert zu beobachten, was einer Abnahme des Drehmoments entspricht. In dieser Anordnung kann aus dem Verlauf des Drehmoments das Kriterium für das Abschalten des Mahlprozesses abgeleitet werden. Unterschreitet das Drehmoment eine Grenze, dessen Wert experimentell zu bestimmen ist, soll die Abschaltung des Mahlvorgangs erfolgen. In Figur 7 ist eine Anordnung gezeigt, gemäß welcher die Andruckkraft durch einen Kraft-Einheitssignalwandler (31) ermittelt wird. Das Signal des Wandlers wird dem Regler (21) zugeführt, der daraus unter Berücksichtigung des Sollwerts Sp die Stellgröße für den krafterzeugenden Aktuator (32) ermittelt. Beispielhaft können als Kraft-Einheitssignalwandler Anordnungen mit Dehnmessstreifen oder piezoresistive Sensoren mit entsprechendem Anpassungsverstärker verwendet werden. Als Aktuator können vorzugsweise elektromagnetische Aktuatoren verwendet werden. In dieser Regelanordnung kann das Abschaltkriterium aus dem Stellwert des Geschwindigkeitsreglers 24 abgeleitet werden.FIG. 6 shows a preferred embodiment of the invention comprising a regulator. The speed of the grinding punch is measured and fed to a converter (25). This converts the speed into a standard signal, which can be processed by a controller (24). The controller controls the motor in such a way that the speed specified by means of a setpoint input S p is maintained. Optionally, the control value can be recorded by means of the registration unit (23). Usually, a decreasing control value is observed on the controller, which corresponds to a decrease in the torque. In this arrangement, the criterion for switching off the milling process can be derived from the course of the torque. If the torque falls below a limit whose value is to be determined experimentally, the shutdown of the grinding process should take place. FIG. 7 shows an arrangement according to which the contact pressure force is determined by a force unit signal converter (31). The signal of the converter is supplied to the controller (21), which determines the manipulated variable for the force-generating actuator (32) taking into account the setpoint value S p . By way of example, arrangements with strain gauges or piezoresistive sensors with a corresponding matching amplifier can be used as power unit signal converters. As an actuator, electromagnetic actuators can preferably be used. In this control arrangement, the switch-off criterion can be derived from the control value of the speed controller 24.
In Figur 8 ist ein Regelregime dargestellt, bei welchem die Drehzahl mit der gleichen Regelanordnung wie in Figur 6 gezeigt konstant gehalten wird. Ein Wandler (22) setzt das an der Welle des Mahlstempels aufgenommene Drehmoment in ein Einheitssignal um. Dieses wird nunmehr dem Regler (21) als Istwert zugeführt. Dieser Regler ermittelt daraus in Abhängigkeit von der Sollwertvorgabe die Stellgröße für den Aktuator (20). In dieser Anordnung kann das Mahlergebnis entweder am Stellwert des Geschwindigkeitsreglers (wie in der Zeichnung gezeigt) oder am Stellwert des Kraftreglers abgenommen werden (nicht in der Zeichnung dargestellt). In dieser Reglerkonfiguration wird das Abschaltkriterium aus dem Stellwert eines der Regler abgeleitet, die Erkennung erfolgt wie bei Figur 7 beschrieben.FIG. 8 shows a control regime in which the rotational speed is kept constant with the same control arrangement as shown in FIG. A transducer (22) converts the torque received at the shaft of the mill into a unitary signal. This is now fed to the controller (21) as an actual value. As a function of the setpoint specification, this controller determines the manipulated variable for the actuator (20). In this arrangement, the grinding result can be taken either at the control value of the speed controller (as shown in the drawing) or at the control value of the force regulator (not shown in the drawing). In this controller configuration, the switch-off criterion is derived from the control value of one of the controllers, the detection takes place as described in FIG.
Gemäß einer weiteren Anordnung, welche vorliegend nicht als Figur gezeigt ist.kann die die Kraftmessung auch indirekt erfolgen. Als Aktuator dient in einer solchen Anordnung ein Kolben oder ein Membranaktuator. In diesenAccording to another arrangement, which is not shown as a figure in the present case, the force measurement can also take place indirectly. The actuator used in such an arrangement is a piston or a diaphragm actuator. In these
Aktuatoren erfolgt die Erzeugung der Kraft durch eine Beaufschlagung mitActuators is the generation of force by applying
Druck. Als Medium zur Druckübertragung kann eine Flüssigkeit oder ein Gas verwendet werden. Durch die geometrischen Eigenschaften des Aktuators ist das Übersetzungsverhältnis Druck in Kraft bestimmt. Folglich kann durch einePrint. As a medium for pressure transmission, a liquid or a gas can be used. Due to the geometric properties of the actuator, the transmission ratio pressure in force is determined. Consequently, by a
Druckregelung die Kraft des Aktuators definiert werden. Die Druckregelung besteht aus den Komponenten Wandler Druck in Einheitssignal (27), dem Regler mit Sollwertvorgabe Sp (21), dem Stellglied (29) und der Versorgung mit unter Druck stehendem Steuerfluid (30).Pressure control, the force of the actuator can be defined. The pressure control consists of the components converter pressure in unit signal (27), the Controller with setpoint input S p (21), the actuator (29) and the supply of pressurized control fluid (30).
Unabhängig von den aus den Regelsignalen abgeleiteten Kriterien kann in der Vorrichtung an Stelle des Anschlags (oder zusätzlich hierzu) bevorzugt ein Abstandssensor eingebaut werden. Dieser Abstandssensor wird vorzugsweise auf einen festen Abstandswert eingestellt und liefert bei Erreichen dieses Zielabstands eine digitale Information, die zur Unterbrechung des Mahlvorgangs führt.Regardless of the criteria derived from the control signals, a distance sensor may be preferably incorporated in the device instead of (or in addition to) the stop. This distance sensor is preferably set to a fixed distance value and, upon reaching this target distance, provides digital information which leads to the interruption of the grinding process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liefert der Abstandssensor ein kontinuierlich mit dem Abstand korrelierendes Signal. In einer geeigneten Auswerteeinheit wird das Signal des Sensors zur Abschaltung des Mahlvorgangs ausgewertet.In a further preferred embodiment, the distance sensor provides a continuously correlated with the distance signal. In a suitable evaluation unit, the signal of the sensor for switching off the grinding process is evaluated.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich ein Mikrofon zur Aufnahme des Luftschalls in der Nähe des Mahlsiebs. Bei abnehmender Füllung des Mahlaggregats kann es zu leichtem Touchieren des Mahlstempels am Mahlsieb kommen. Dies ist an einem Geräusch erkennbar, welches durch eine geeignete Schallanalyse nachgewiesen werden kann.In a further preferred embodiment, a microphone for receiving the airborne sound is in the vicinity of the grinding screen. As the filling of the grinding unit decreases, light grinding of the grinding punch on the grinding screen may occur. This is indicated by a noise, which can be detected by a suitable sound analysis.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird an Stelle des Mikrofons ein Körperschallwandler in das Gehäuse (5) des Mahlaggregats eingebaut. Mit abnehmender Füllung des Mahlaggregats reduziert sich der Druck und damit die Entwicklung hochfrequenter Geräuschanteile. Mittels einer Spektralanalyse, bevorzugt in einem Frequenzbereich von 10 Hz bis 1 MHz oder wenigstens bis 500 kHz, kann die Verschiebung der spektralen Anteile nachgewiesen werden und folglich zum Abschalten des Mahlaggregats ausgenutzt werden. Insgesamt ist es im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass das Abschalten zumindest eines Mahlaggregates auf der Basis zumindest eines der folgenden Signale erfolgt: Schallsignal (vorzugsweise Erkennen von „Kratz'-Geräuschen), Signal eines Endabschalters, Unterschreiten eines vorgegebenen Drehmoments oder Abstandsmessung. In a further preferred embodiment, a structure-borne sound converter is installed in the housing (5) of the grinding unit instead of the microphone. With decreasing filling of the grinding unit reduces the pressure and thus the development of high-frequency noise components. By means of a spectral analysis, preferably in a frequency range of 10 Hz to 1 MHz or at least up to 500 kHz, the shift of the spectral components can be detected and thus be used to switch off the grinding unit. Overall, it is preferred in terms of the method according to the invention that switching off at least one grinding unit on the basis of at least one of the following signals: sound signal (preferably detecting "scratching" noises), signal of Endabschalters, falls below a predetermined torque or distance measurement.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Sammelbehälter1 collection container
2 Siebträger2 filter holders
3 Mahlsieb3 grind sieve
4 Kavitäten4 cavities
5 oberer Positionier5 upper positioner
6 Mahlstempel6 millstamps
7 festes Widerlager7 fixed abutment
8 - seitliche Führung der Antriebswelle, zusammen mit dem festen Lager (7) oder dem beweglichen Lager (9) auch zur Aufnahme der Vertikalen Kräfte geeignet8 - lateral guidance of the drive shaft, together with the fixed bearing (7) or the movable bearing (9) also suitable for receiving the vertical forces
9 - bewegliches Widerlager mit einer zur Erzeugung der Andruckkräften geeigneten Einrichtung, hier dargestellt durch die Pfeile9 - movable abutment with a device for generating the Andruckkräften suitable means, shown here by the arrows
10 - Antriebswelle10 - drive shaft
11 - Getriebe11 - Transmission
12 - Motor12 - engine
13 - Lager zur Aufnahme axialer und radialer Kräfte13 - Bearing for absorbing axial and radial forces
16 - Endabschaltungskontakt16 - Ending contact
18 - kraftschlüssige Verbindung des Mahlsiebs und/oder des18 - non-positive connection of the grinding screen and / or the
Siebträgers mit einer HaltestrukturPortafilter with a holding structure
20 - Aktuator20 - actuator
21 - Regler mit Sollwertvorgabe Sp 21 - Controller with setpoint specification S p
22 - Umsetzer Drehmoment in Einheitssignal 23 - Registrier-Einrichtung22 - converter torque in standard signal 23 - Registration facility
24 - Regler für die Drehzahl mit Sollwertvorgabe Sp 24 - Speed controller with setpoint specification S p
25 - Umsetzer Drehzahl in Einheitssignal25 - converter speed in standard signal
26 - sich selbst nachstellendes Kraftelement (Feder)26 - self-adjusting force element (spring)
27 - Wandler Druck in Einheitssignal27 - converter pressure in standard signal
28 - fluidisch, krafterzeugender Aktuator28 - fluidic, force generating actuator
29 - Stellglied für das Steuerfluid29 - actuator for the control fluid
30 - Zufuhr für das Steuerfluid (komprimiertes Gas oder komprimierte Flüssigkeit)30 - Feed for the control fluid (compressed gas or compressed fluid)
31 - Wandler Kraft in Einheitssignal31 - converter force in standard signal
32 - krafterzeugender Aktuator 32 - force generating actuator

Claims

hte Aktiengesellschaft the high throughput experimentation Company H101465PCPatentansprüche hte Aktiengesellschaft the high throughput experimentation Company H101465PCPatentansprüche
1. Vorrichtung zur Zerkleinerung von Mahlgut umfassend zumindest ein oberes Mahlaggregat und ein unteres Mahlaggregat, wobei (i) zumindest eines der Mahlaggregate mit einem oder mehreren Hubelement(en) in Wirkverbindung steht und wobei (ii) zumindest ein Mahlaggregat zumindest einen Siebeinsatz enthält, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Siebeinsatz zumindest ein Mahlsieb (3) auf einem Siebträger (2) umfasst, wobei diese beiden Mahlsieb und Siebträger getrennte Einheiten sind, die sich in zumindest einer Raumrichtung relativ zueinander bewegen können.1. An apparatus for comminuting regrind comprising at least one upper grinding unit and a lower grinding unit, wherein (i) at least one of the grinding units with one or more lifting element (s) is in operative connection and wherein (ii) at least one grinding unit contains at least one sieve insert, characterized in that this sieve insert comprises at least one refining sieve (3) on a sieve carrier (2), wherein these two grinding sieve and sieve carrier are separate units which can move relative to one another in at least one spatial direction.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlsieb (3) ein Drahtmaschengewebe umfasst, vorzugsweise mit einer Maschenweite in einem Bereich von 10 μm bis 5000 μm.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the grinding screen (3) comprises a wire mesh fabric, preferably with a mesh size in a range of 10 microns to 5000 microns.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebträger (2) eine Lochplatte mit runden oder länglichen Durchbrüchen ist oder eine Platte, die eine gitterförmige Struktur aufweist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the filter holder (2) is a perforated plate with round or elongated openings or a plate having a lattice-shaped structure.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebträger starrer, d.h. weniger flexibel und/oder weniger biegsam ist als das Mahlsieb, vorzugsweise dass der Siebträger ein größeres Schermodul aufweist als das Mahlsieb. 4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the filter holder is more rigid, that is less flexible and / or less flexible than the grinding wire, preferably that the filter holder has a larger shear modulus than the grinding wire.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Mahlaggregat, vorzugsweise das obere Mahlaggregat, zumindest einen Mahlstempel (6) umfasst.5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that at least one grinding unit, preferably the upper grinding unit, comprises at least one grinding punch (6).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Mahlgut zugewandte Oberfläche des Mahlstempels mit Kavitäten/Vertiefungen versehen ist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the grinding material facing surface of the grinding punch is provided with cavities / depressions.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Hubelement eine Einrichtung zur Erzeugung von Andruckkräften ist, wobei die Kraftvermittlung bevorzugt über bewegliche und/oder feste Widerlager erfolgt.7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the at least one lifting element is a device for generating pressure forces, wherein the force transmission is preferably carried out via movable and / or fixed abutment.
8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Mahlaggregate zum parallelen Zerkleinern von Mahlgut parallel nebeneinander angeordnet und über eine gemeinsame Steuerung/Regelung miteinander verbunden sind.8. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that two or more grinding units for parallel comminution of material to be ground parallel to each other and are connected to each other via a common control / regulation.
9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest teilweise automatisiert betrieben wird oder werden kann.9. Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device is at least partially operated automatically or can be.
10 . Verfahren zum Zerkleinern von Mahlgut, umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Befüllen eines Sammelbehälters, umfassend zumindest einen Siebeinsatz, mit Mahlgut, wobei der Siebeinsatz zumindest einen Mahlsieb und einen Siebträger umfasst; b) Einsatz des Sammelbehälters in eine Aufnahmevorrichtung der Halterung; c) Positionieren eines ersten, oberen, Mahlaggregates über einem zweiten, unteren, Mahlaggregat in einer Weise, dass ein Mahlstempel in den oberen Teil des Sammelbehälters zur Aufnahme von Mahlgut hineinragt; d) Ausführen einer definierten Drehbewegung des Mahlstempels in der horizontalen Ebene, e) Ausführen einer Vertikalbewegung des unteren Mahlaggregats in Richtung des Mahlstempels und/oder des oberen Mahlaggregats in Richtung des Siebeinsatzes des Sammelbehälters,10. A method for comminuting regrind, comprising at least the following steps: a) filling a collecting container, comprising at least one sieve insert, with regrind, the sieve insert comprising at least one refining sieve and one sieve carrier; b) use of the collecting container in a receiving device of the holder; c) positioning a first, upper, grinding unit on a second, lower, grinding unit in such a way that a Milling punch protrudes into the upper part of the collecting container for receiving ground material; d) carrying out a defined rotary movement of the grinding punch in the horizontal plane, e) carrying out a vertical movement of the lower grinding aggregate in the direction of the grinding punch and / or the upper grinding aggregate in the direction of the sieve insert of the collecting container,
wobei Schritt (e) mit einer Abnahme an Menge an Mahlgut einhergeht.wherein step (e) is accompanied by a decrease in the amount of regrind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlgut zwischen Mahlstempel und Mahlsieb eingebracht und zerkleinert wird11. The method according to claim 10, characterized in that the ground material is introduced and comminuted between the grinding punch and the grinding wire
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass Strukturierungen in der Oberfläche des Mahlstempels vorliegen, durch die zumindest teilweise verhindert wird, dass Mahlgut in den Ringspalt gepresst wird, welcher sich zwischen dem Mahlstempel und dem12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that structures are present in the surface of the grinding die, is prevented by at least partially that regrind is pressed into the annular gap, which is located between the grinding punch and the
Sammelbehälter bildet oder bilden kann.Can form or form collection container.
13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, dass ein steifer Siebträger mit einem weniger steifen Mahlsieb kombiniert wird.13. The method according to at least one of claims 10-12, characterized in that a rigid filter holder is combined with a less rigid grinding sieve.
14. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der zumindest zwei Mahlaggregate auch eine Siebfunktion hat. 14. The method according to at least one of claims 10-13, characterized in that at least one of the at least two grinding units also has a screening function.
15. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (d) und (e) simultan ausgeführt werden.15. The method according to at least one of claims 10-14, characterized in that the steps (d) and (e) are carried out simultaneously.
16. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) die Drehbewegung des Mahlstempels entweder mittels einer oszillierenden Bewegung oder mittels einer rotierenden Bewegung erfolgt. 16. The method according to at least one of claims 10-15, characterized in that in step (d), the rotational movement of the grinding punch takes place either by means of an oscillating movement or by means of a rotating movement.
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