WO2012041964A1 - Düse und die verwendung der düse in einer fliessbettgegenstrahlmühle sowie die verwendung der düse beim mahlen von hartstoffen - Google Patents

Düse und die verwendung der düse in einer fliessbettgegenstrahlmühle sowie die verwendung der düse beim mahlen von hartstoffen Download PDF

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WO2012041964A1
WO2012041964A1 PCT/EP2011/066987 EP2011066987W WO2012041964A1 WO 2012041964 A1 WO2012041964 A1 WO 2012041964A1 EP 2011066987 W EP2011066987 W EP 2011066987W WO 2012041964 A1 WO2012041964 A1 WO 2012041964A1
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WO
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nozzle
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nozzle according
support member
jet mill
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PCT/EP2011/066987
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Frank Schrumpf
Wolfgang Gallmann
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HC Starck GmbH
Original Assignee
HC Starck GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills

Definitions

  • the invention relates to a nozzle, in particular a Laval nozzle, for use in a fluidized bed counter-jet mill, wherein the nozzle has a nozzle body and a fluid passage and the use in a fluidized bed counter-jet mill and the use of the nozzle in the milling of hard materials.
  • Fluid bed counter-jet mills of this type have been known and widely used for many years.
  • Known manufacturers of such fluidized bed counter-jet mills are, for example, Hosokawa, Bauerhoff or Netzsch-Condux.
  • Fluidised bed opposed jet mills can be economically operated especially when the nozzles used have a profile which allows the expansion of the gases in the laminar flow according to the rules of de-Laval. These nozzles are also called Laval nozzles. These Laval nozzles achieve a high acceleration of the gas with low pressure loss and thus a particularly favorable ratio of
  • such nozzles are made of metallic materials, presumably because the complicated profiling of such Laval nozzles in Metallic materials with established machining processes can be done easier.
  • Fluid bed counter-jet mills hard materials such as tungsten carbide, chromium carbide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, quartz, silicon carbide or similar materials with a Mohs hardness of 7 or greater are ground ("hard materials".)
  • hard materials such as tungsten carbide, chromium carbide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, quartz, silicon carbide or similar materials with a Mohs hardness of 7 or greater are ground ("hard materials”.)
  • hard materials such as tungsten carbide, chromium carbide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, quartz, silicon carbide or similar materials with a Mohs hardness of 7 or greater are ground ("hard materials”.)
  • the service life of a metal nozzle can be reduced to a few days. This represents a significant disruptive factor in production, since both the cost of the nozzle per se and the downtime during nozzle replacement increases production costs decreases.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • a nozzle in particular a Laval nozzle, for use in a fluidized bed counter-jet mill, wherein the nozzle has a nozzle body and a
  • the nozzle body comprises a ceramic material or cermet material.
  • the nozzle body comprises a ceramic material or cermet material.
  • a "Laval nozzle” has an inlet and an outlet to the fluid passage From the inlet to the outlet, a fluid, such as a liquid or a gas, is directed through the fluid passage, with pressure and / or velocity of the fluid from the inlet
  • a fluid such as a liquid or a gas
  • the fluid passage between the inlet and the outlet has the smallest fluid passage area, the fluid passage area increasing toward both the inlet and the outlet.
  • the inlet is also referred to as the gas inlet side and the outlet as the gas outlet side when the fluid is a gas.
  • the fluid passage is formed by the surrounding nozzle body.
  • ceramic material all ceramics such as clay ceramics, porcelain, technical ceramics, in particular aluminum oxide, silicon carbide, cubic boron nitride, B4C, TiB2, WC and W2C, TiC, but also composite and glass ceramics are used. Since in the context of this application all substances with a Mohs hardness of at least 7 are considered to be hard materials, the Mohs hardness of the ceramic material is also at least 7. In addition to enough hard oxides, in particular carbides, borides and nitrides are considered as well Carbonitrides and borocarbides, which in general
  • Mohs hardness of at least 8 have.
  • a "cermet material” is in particular a composite material of a ceramic material ("ceramic material”) in a metallic matrix, or a mixture of a ceramic component and a metallic component.
  • the metallic matrix or metallic component acts in particular as a binder. It can do that
  • Cermet material can be obtained in particular by sintering a compact or directly from powder by hot pressing.
  • ceramic materials in particular
  • Ceramic materials as described in the previous section.
  • Component on the cermet material may be more than 0% by weight and must be less than 100% by weight.
  • the proportion of the ceramic component of the cermet material must be more than 0 wt.% And may be less than 100 wt.%.
  • the nozzle body may comprise releasable locking means, in particular a thread, for introducing the nozzle into a device.
  • the introduction of the nozzle into the device can be substantially facilitated.
  • By locking the removal of the nozzle can also be made easier.
  • At the here enumerated device may be a fluidized bed counter-jet mill, which has a complementary to the thread receiving, so that by rotating the nozzle is introduced into the device.
  • the nozzle body may have an external hexagon so that a tool for inserting or removing the nozzle into the device can be used on the external hexagon.
  • the nozzle body can have a carrier component and a functional component and thus the nozzle can be designed in two parts, wherein the fluid passage in the functional component and the locking means and / or the
  • External hexagon is arranged on the support member.
  • the carrier component can be used multiple times, wherein a new functional component is introduced into the carrier component for each use.
  • a new functional component is introduced into the carrier component for each use.
  • the cost can be reduced.
  • the functional component can have a cone and the carrier component can have a receptacle for the conical functional component that is complementary to the functional component.
  • the conical functional component and the receptacle of the carrier component can be aligned so that in an operation of the nozzle, the conical functional component is pressed into the receptacle of the carrier component.
  • a mechanical connection between the functional component and carrier component can take place.
  • Functional component by means of an adhesive or a solder takes place.
  • reactive adhesives such as, for example, epoxy resins can be used as adhesives.
  • solders for example, those based on silver, lead or tin can be used.
  • the support member may be free of the ceramic material and free of the cermet material. As a result, materials previously used for nozzles can be used as material for the carrier component.
  • the support member may substantially comprise a metal or a metal alloy.
  • the support member may be made of the known from the prior art for Laval nozzles metals and metal alloys.
  • Ceramic material or the cermet material to be wrapped Thereby, the material use for the ceramic material or the cermet material can be reduced.
  • the case is included in which the fluid passage and / or parts of the nozzle are coated with the ceramic material or the cermet material.
  • the functional component can substantially the
  • Ceramic material and / or the cermet material have. Essentially, this refers to the fact that at least 50% by weight of the functional component consists of the ceramic material or the cermet material.
  • the nozzle body and / or the functional component and / or the carrier component can be made of a green body.
  • a "green body” is in particular a body pressed out of a powder, the powder particles having a grain size of less than 0.6 mm These grain diameters are determined, in particular, by means of an optical microscope and an associated measuring scale Typical necessary pressures for such green bodies can 300 t / cm 2
  • the ceramic material may be at least one component selected from the group of oxides, carbides, nitrides, borides, carbonitrides, borocarbides and / or mixtures having a Mohs hardness of at least 7.
  • Ceramic materials are A1 2 0 3, Zr0 2, SiC, B 4 C, cubic boron nitride, tungsten carbide (such as WC and W2C), TiC, titanium carbonitride, TiB2, TiB, CrB, CrB2, WB, WB2, and / or Si 3 N 4 having a Mohs hardness of at least 7, preferably at least 8 and more preferably at least 9.
  • the cermet material may be a combination of a ceramic material with a suitable binding metal or a ceramic material
  • Binder metal alloy in particular at least one of the group iron, cobalt, nickel, copper, chromium, molybdenum and tungsten, titanium and their alloys with each other.
  • the buzzer of these enumerated elements in a binder metal alloy is preferably at least 80 weight percent, more preferably at least 90 weight percent, the remainder being 100 weight percent additional metals or wear modifiers of the binder metal alloy.
  • These include in particular boron, silicon and carbon.
  • the object can be achieved by the use of the previously described nozzle in a fluidized bed counter-jet mill. This can reduce the wear on nozzles in these fluid bed counter-jet mills and increase the effective productivity of the fluid bed counter-jet mill.
  • the object can be achieved by the use of the previously described nozzle in the milling of hard materials, especially when grinding by means of a fluidized bed counter-jet mill, especially when grinding tungsten carbide, chromium carbide, alumina, titania, zirconia, quartz and / or silicon carbide, but also other materials and hard materials known to be highly abrasive, such as quartz-containing minerals and ores or cermet powders having a Mohs hardness of> 7.
  • the invention also fluidized bed counter-jet mill, which alswesit a nozzle, in particular a Laval nozzle, of ceramic material or cermet.
  • a nozzle in particular a Laval nozzle
  • the invention is explained in exemplary embodiments and with reference to the figures.
  • FIG. 5a a representation of a functional component and a carrier component of the composite composite nozzle from FIGS. 5a and 5b, before assembly, FIG.
  • FIG. 7a shows a further illustration of the assembled composite nozzle from FIGS.
  • FIGS. 5a and 5b are identical to FIGS. 5a and 5b.
  • FIG. 7b a representation of two assembled composite nozzles with a structure analogous to the composite nozzle from FIGS. 5a and 5b, both the gas inlet side (right) and the gas outlet side (left) being illustrated, 8 is a dimensioned technical drawing of the functional component in longitudinal section and in a plan view,
  • Figure 9 is a dimensioned technical drawing of the support member in longitudinal section and in a plan view and
  • Figure 10 is a dimensioned technical drawing of the carrier component and the
  • FIGS. 1 and 2 Before discussing the inventive nozzle, the wear of conventional metal nozzles will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a new commercially available mega jet nozzle type 103 manufactured of metal with four fluid passages. In particular, the fluid passages are designed homogeneously.
  • worn around the new Megajetdüse 103 mega jet nozzles 105 are shown. As can be seen from the photographs, 105 misshapen fluid nozzles and destroyed surfaces are recognizable in these worn megajet nozzles.
  • FIG. 2 shows a general view of a new megajet nozzle 103 and three worn megajet nozzles 105. The worn nozzles were used to crush A1203, disassembled and scanned after 700 hours of service.
  • FIG. 3 A die 300 made of all-ceramic (alumina) after 700 hours of use in the comminution of alumina is shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, no signs of wear are visible on the gas outlet side. For completeness, the gas inlet side of the nozzle 300 made of all-ceramic in Fig. 4 is shown. As can be seen from Fig. 4, the nozzle additionally has a thread, by means of which this nozzle is inserted into a fluidized bed counter-jet mill.
  • FIG. 6 shows both a functional component 611 made of all-ceramic (silicon carbide) and a support component 613 made of stainless steel. The functional component 611 is in the
  • Receptacle 615 glued in by means of epoxy resin.
  • the nozzle 700 thus obtained is shown in FIGS. 5a, 5b and 7a.
  • two nozzles 700 with functional components 611 glued in the respective carrier components 613 are shown in such a way that both the gas inlet side and the gas outlet side are shown in a diagram.
  • Fig. 8 is a technical drawing with associated dimension of the
  • the fluid passages 833 have a gas inlet side 801 and a
  • the fluid passages 833 are surrounded by ceramic material 822.
  • Fig. 9 is a technical drawing with associated dimension of the support member 905 is shown in a sectional view and in a plan view.
  • the carrier component is made of stainless steel.
  • the functional component from FIG. 8 is introduced into the carrier component from right to left in FIG. 9 in the direction of the arrow, adhesive bonding taking place by means of epoxy resin. This results in the Laval nozzle of Fig. 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Düse, insbesondere eine Lavaldüse (805), zum Verwenden in einer Fliessbettgegenstrahlmühle, wobei die Düse einen Düsenkörper aus Keramikmaterial (822) und einen Fluiddurchlass (833) aufweist und die Verwendung in einer Fliessbettgegenstrahlmühle sowie die Verwendung der Düse beim Mahlen von Hartstoffen.

Description

Düse und die Verwendung der Düse in einer Fließbettgegenstrahlmühle sowie die Verwendung der Düse beim Mahlen von Hartstoffen
[1] Die Erfindung betrifft eine Düse, insbesondere eine Lavaldüse, zum Verwenden in einer Fließbettgegenstrahlmühle, wobei die Düse einen Düsenkörper und einen Fluiddurchlass aufweist und die Verwendung in einer Fließbettgegenstrahlmühle sowie die Verwendung der Düse beim Mahlen von Hartstoffen.
[2] In Fließbettgegenstrahlmühlen wird, mithilfe von Düsen, komprimierte Luft in einen Mahlraum hinein entspannt. Durch die hohen Geschwindigkeiten des Gases nach dem Austritt aus diesen Düsen werden im Mahlraum als Fließbett befindliche Feststoffe mitgerissen. Diese Feststoffe werden auch als Mahlgut bezeichnet. Das beschleunigte Mahlgut wird aufgrund der Anordnung der Düsen so gelenkt, dass sie im Zentrum des Mahlraums aufeinander prallen, dabei zerbrechen und so ein Zerkleinerungsvorgang („Mahlen") erfolgt. Der Gasstrom trägt die zerkleinerten Partikel zu einer Klassierapparatur. In dieser Klassierapparatur werden Partikel nach ihrer Größe sortiert. Dabei werden nur solche Partikel ausgetragen, welche kleiner als eine Grenzkorngröße sind. Diejenigen Partikel, welche größer als die
Grenzkorngröße sind, werden dem Mahlraum erneut zur weiteren Zerkleinerung zugeführt.
[3] Fließbettgegenstrahlmühlen dieses Typs sind seit vielen Jahren bekannt und weit verbreitet. Bekannte Hersteller solcher Fließbettgegenstrahlmühlen sind beispielsweise Hosokawa, Bauermeister oder Netzsch-Condux.
[4] Fließbettgegenstrahlmühlen können besonders dann wirtschaftlich betrieben werden, wenn die zum Einsatz kommenden Düsen ein Profil aufweisen, welches die Expansion der Gase im laminaren Fluss nach den Regeln von de-Laval ermöglicht. Diese Düsen werden auch Lavaldüsen genannt. Diese Lavaldüsen erzielen bei geringem Druckverlust eine hohe Beschleunigung des Gases und somit ein besonders günstiges Verhältnis von
Zerkleinerungsfortschritt zu Energieaufwand.
[5] Nach dem Stand der Technik werden solche Düsen aus metallischen Werkstoffen hergestellt, vermutlich da sich die komplizierte Profilierung derartiger Lavaldüsen in metallischen Werkstoffen mit etablierten Bearbeitungsverfahren einfacher bewerkstelligen lässt.
[6] Es hat sich als nachteilig herausgestellt, dass Lavaldüsen aus Metall gegenüber Verschleiß nicht besonders widerstandsfähig sind, dies ist insbesondere dann der Fall, wenn in
Fließbettgegenstrahlmühlen Hartstoffe wie Wolframcarbid, Chromcarbid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Quarz, Siliziumcarbid oder ähnliche Stoffe mit einer Mohshärte von 7 oder größer gemahlen werden(„Hartstoffe"). Bei der Zerkleinerung von Hartstoffen kann die Lebensdauer einer Metalldüse auf wenige Tage reduziert sein. Dies stellt einen wesentlichen Störfaktor in der Produktion dar, da sowohl die Kosten der Düse als solche als auch die Ausfallzeiten während des Ersetzens der Düsen die Produktionskosten erhöhen. Mit fortschreitendem Verschleiß der Düse ist die Gasströmung zwangsläufig zunehmend weniger kontrolliert, so dass die Ausbringung der Fließbettgegenstrahlmühle abnimmt.
[7] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
[8] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Düse, insbesondere eine Lavaldüse, zum Verwenden in einer Fließbettgegenstrahlmühle, wobei die Düse einen Düsenkörper und einen
Fluiddurchlass aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper ein Keramikmaterial oder Cermetmaterial aufweist. Dadurch liegt eine Düse aus Keramikmaterial und/oder Cermetmaterial vor. , welche sich bei der Zerkleinerung von Hartstoffen in der
Fleißbettgegenstarhlmühle durch geringeren Verschleiß und höhere Nutzungsdauer der Düsen gegenüber solchen aus Metall auszeichnet
[9] Zunächst seien folgende Begriffe erläutert.
[10] Eine„Lavaldüse" weist einen Eingang und einen Ausgang zu dem Fluiddurchlass auf. Vom Eingang zum Ausgang wird ein Fluid, wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas, durch den Fluiddurchlass geleitet, wobei sich Druck und/oder Geschwindigkeit des Fluids vom Eingang zum Ausgang verändern. Bei der Lavaldüse weist der Fluiddurchlass zwischen dem Eingang und dem Ausgang den geringsten Fluiddurchlassquerschnitt auf, wobei der Fluiddurchlassquerschnitt sich sowohl zum Eingang als auch zum Ausgang hin vergrößert. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Eingang auch als Gaseintrittsseite und der Ausgang als Gasaustrittseite bezeichnet wird, wenn das Fluid ein Gas ist.
[11] Durch den„Fluiddurchlass" erfolgt ein Transport des Fluids vom Eingang zum
Ausgnag. Der Fluiddurchlass wird dabei von dem umgebenden Düsenkörper gebildet.
[12] Als„Keramikmaterial" können sämtliche Keramiken wie Tonkeramiken, Porzellan, technische Keramiken, insbesondere Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, kubisches Bornitrid, B4C, TiB2, WC und W2C, TiC, aber auch Verbund- und Glaskeramiken eingesetzt werden. Allen Keramikmaterialien ist gemein, dass sie eine genügend hohe Mohshärte aufweisen müssen. Da im Rahmen dieser Anmeldung alle Stoffe mit einer Mohshärte von mindestens 7 als Hartstoffe angesehen werden, beträgt die Mohshärte des Keramikmaterials ebenfalls mindestens 7. Infrage kommen daher neben genügend harten Oxide insbesondere Karbide, Boride und Nitride als auch Karbonitride und Borokarbide, welche im allgemeinen
Mohshärten von mindestens 8 aufweisen.
[13] Ein„Cermetmaterial" ist insbesondere ein Verbundwerkstoff aus einem keramischen Werkstoff („Keramikmaterial") in einer metallischen Matrix, oder ein Gemisch aus einer keramische Komponente und einer metallischen Komponente. Dabei wirkt die metallische Matrix oder metallische Komponente insbesondere als Bindemittel. Dabei kann das
Cermetmaterial insbesondere durch Sintern eines Presslings oder direkt aus Pulver durch Heißpressen erhalten werden. Als keramische Werkstoffe können insbesondere
Keramikmaterialien, wie im obrigen Abschnitt beschrieben, verwendet werden. Als metallische Komponente können Eisen, Nickel, Kobalt, Mangan, , Molybdän, Kupfer und Chrom und deren Kombinationen verwendet werden. Der Anteil der metallischen
Komponente an dem Cermetmaterial kann mehr als 0 Gew.% und muss weniger als 100 Gew.% betragen. Der Anteil der keramischen Komponente an dem Cermetmaterial muss mehr als 0 Gew.% und kann weniger als 100 Gew.% betragen.
[14] In einer Ausführungsform kann der Düsenkörper lösbare Arretierungsmittel, insbesondere ein Gewinde, zum Einbringen der Düse in einer Vorrichtung aufweisen.
Dadurch kann das Einbringen der Düse in die Vorrichtung wesentlich erleichtert sein. Durch das Arretierungsmittel kann ebenfalls das Entfernen der Düse erleichtert erfolgen. Bei der hier aufgezählten Vorrichtung kann es sich um eine Fließbettgegenstrahlmühle handeln, welche eine zum Gewinde komplementäre Aufnahme aufweist, sodass durch ein Drehen die Düse in die Vorrichtung einbringbar ist.
[15] Um die Düse lösbar fest in der Vorrichtung anzubringen, kann der Düsenkörper einen Außensechskant aufweisen, sodass an dem Außensechskant ein Werkzeug zum Einbringen oder Entfernen der Düse in die Vorrichtung verwendbar ist.
[16] In einer weiteren Ausgestaltungsform kann der Düsenkörper ein Trägerbauteil und ein Funktionsbauteil aufweisen und somit die Düse zweiteilig ausgestaltet sein, wobei der Fluiddurchlass in dem Funktionsbauteil und das Arretierungsmittel und/oder der
Außensechskant am Trägerbauteil angeordnet ist. Dadurch kann das Trägerbauteil mehrfach verwendet werden, wobei pro Verwendung jeweils ein neues Funktionsbauteil in das Trägerbauteil eingebracht wird. Somit wird jeweils das verschlissene Funktionsbauteil ausgetauscht, wodurch die Kosten gesenkt werden können.
[17] Um das Trägerbauteil und das Funktionsbauteil optimal aneinander anzupassen, können das Funktionsbauteil einen Konus und das Trägerbauteil eine zum Funktionsbauteil komplementäre Aufnahme für das konische Funktionsbauteil aufweisen.
[18] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können das konische Funktionsbauteil und die Aufnahme des Trägerbauteils so ausgerichtet werden, dass in einem Betrieb der Düse das konische Funktionsbauteil in die Aufnahme des Trägerbauteils gepresst wird. Somit kann eine mechanische Verbindung zwischen Funktionsbauteil und Trägerbauteil erfolgen.
[19] Um eine einteilige Düse aus dem Trägerbauteil und dem Funktionsbauteil bereitzustellen, kann eine feste Verbindung zwischen dem Trägerbauteil und dem
Funktionsbauteil mittels eines Klebers oder eines Lotes erfolgt. Als Kleber können insbesondere reaktive Kleber wie beispielsweise Epoxydharze eingesetzt werden. Als Lote können beispielsweise solche auf Silber-, Blei- oder Zinnbasis verwendet werden. [20] In einer weiteren Ausführungsform kann das Trägerbauteil frei von dem Keramikmaterial und frei von dem Cermetmaterial sein. Dadurch können bisher für Düsen verwendete Werkstoffe als Material für das Trägerbauteil eingesetzt werden.
[21] Um das Trägerbauteil einer einfachen und leichten spanenden Bearbeitung zu unterziehen, kann das Trägerbauteil im wesentlichen ein Metall oder eine Metalllegierung aufweisen. Insbesondere kann das Trägerbauteil aus den aus dem Stand der Technik für Lavaldüsen bekannten Metallen und Metalllegierungen gefertigt sein.
[22] In einer weiteren Ausprägungsform kann der Fluiddurchlass von dem
Keramikmaterial oder dem Cermetmaterial umhüllt sein. Dadurch kann der Materialeinsatz für das Keramikmaterial oder das Cermetmaterial verringert werden. Insbesondere ist der Fall umfasst, in dem der Fluiddurchlass und/oder Teile der Düse mit dem Keramikmaterial oder dem Cermetmaterial beschichtet sind.
[23] Um zu gewährleisten, dass der Fluiddurchlass gänzlich mit dem Cermetmaterial oder dem Keramikmaterial umgeben ist, kann das Funktionsbauteil im wesentlichen das
Keramikmaterial und/oder das Cermetmaterial aufweisen. Im wesentlichen bezieht sich hierbei darauf, dass mindestens 50Gew.-% des Funktionsbauteils aus dem Keramikmaterial oder dem Cermetmaterial besteht.
[24] Um die komplexe Form des Fluiddurchlasses dem Funktionsbauteil und/oder seine Form dem Trägerbauteil und/oder seine Form dem Düsenkörper aufzuprägen, können der Düsenkörper und/oder das Funktionsbauteil und/oder das Trägerbauteil aus einem Grünkörper hergestellt werden.
[25] Dabei ist ein„Grünkörper" insbesondere ein aus einem Pulver gepresster Körper, wobei die Pulverpartikel eine Korngröße kleiner 0,6 mm aufweisen. Diese Korndurchmesser werden insbesondere mittels eines optischen Mikroskops und einer zugehörigen Messskala ermittelt. Typische notwendige Drücke für solche Grünkörper können 300 t/cm2
überschreiten. In einer weiteren Ausprägungsform kann das Keramikmaterial mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe der Oxide, Carbide, Nitride, Boride, Carbonitride, Borocarbide und/oder Mischungen sein, die eine Mohs-Härte von mindestens 7 aufweisen.
[26] Besonders geeignete Keramikmaterialien sind A1203, Zr02, SiC, B4C, kubisches Bornitrid, Wolframkarbide ( wie WC und W2C), TiC, Titankarbonitrid, TiB2, TiB, CrB, CrB2, WB, WB2 und/oder Si3N4 , die eine Mohs-Härte von mindestens 7, bevorzugt mindestens 8 und besonders bevorzugt mindestens 9 aufweisen.
[27] Um das Cermetmaterial bereitzustellen, kann das Cermetmaterial eine Kombination aus einem Keramikmaterial mit einem geeigneten Bindemetall oder einer
Bindemetalllegierung sein, insbesondere mindestens eines aus der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Chrom, Molybdän und Wolfram, Titan und deren Legierungen untereinander. Die Summer dieser aufgezählten Elemente in einer Bindemetalllegierung ist vorzugsweise mindestens 80 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt mindestens 90 Gewichtsprozent, wobei der Rest zu 100 Gewichtsprozent weitere Metalle oder aber Verschleißmodifikatoren der Bindemetalllegierung sind. Hierzu zählen insbesondere Bor, Silizium und Kohlenstoff.
[28] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden, durch die Verwendung der zuvor beschrieben Düse in einer Fließbettgegenstrahlmühle. Dadurch kann der Verschleiß an Düsen in diesen Fließbettgegenstrahlmühlen verringert und die effektive Produktivität der Fließbettgegenstrahlmühle erhöht werden.
[29] In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden, durch die Verwendung der zuvor beschrieben Düse beim Mahlen von Hartstoffen, insbesondere beim Mahlen mittels einer Fließbettgegenstrahlmühle, insbesondere beim Mahlen von Wolframcarbid, Chromcarbid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Quarz und/oder Silizumcarbid, aber auch anderen, als stark verschleißend wirkend bekannten Stoffen und Hartstoffen, wie beispielsweise quarzhaltigen Mineralien und Erzen oder Cermet-Pulver, die eine Mohshärte von > 7 aufweisen.
[30] Gegenstand der Erfindung ist auch Fließbettgegenstrahlmühle, die eine Düse, insbesondere eine Lavaldüse, aus Keramikmaterial oder Cermetmaterial aufwesit. [31] Im Weiteren wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen und anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigt die eine Darstellung von einer neuen und mehreren verschlissenen Düsen für eine Fließbettgegenstrahhlmühle, eine Darstellung von einer neuen und von drei verschlissenen Düsen für eine Fließbettgegenstrahlmühle, eine Darstellung einer Stirnseite einer Vollkeramikdüse nach 700Std.
Mahldauer von Aluminiumoxid, wobei an der Stirnseite das Fluid aus der Düse austrat, eine Darstellung der Gaseintrittsseite der Vollkeramikdüse aus Figur 3 mit keramischen Gewinde, eine Darstellung einer Gasaustrittsseite einer Kompositdüse mit einem
Edelstahlträgerbauteil und einem Funktionsbauteil aus Siliziumcarbid, eine Darstellung einer Gaseintrittsseite der Kompositdüse aus Figur 5a, eine Darstellung eines Funktionsbauteils und eines Trägerbauteils der zusammengesetzten Kompositdüse aus den Figuren 5a und 5b, vor dem Zusammensetzen,
Figur 7a eine weitere Darstellung der zusammengefügten Kompositdüse aus den
Figuren 5a und 5b,
Figur 7b eine Darstellung zweier zusammengefügter Kompositdüsen mit einem Aufbau analog zu der Kompositdüse aus den Figuren 5a und 5b, wobei sowohl die Gaseintrittsseite (rechts) als auch die Gasaustrittsseite (links) dargestellt sind, Figur 8 eine bemaßte technische Zeichnung des Funktionsbauteils im Längsschnitt und in einer Draufsicht,
Figur 9 eine bemaßte technische Zeichnung des Trägerbauteils im Längsschnitt und in einer Draufsicht und
Figur 10 eine bemaßte technische Zeichnung der aus dem Trägerbauteil und dem
Funktionsbauteil zusammengesetzten Düse im Längsschnitt und in einer
Draufsicht.
[32] Es sei angemerkt, dass alle angegebenen Maße in mm und angegebenen Winkel in DEG ausgeführt sind.
[33] Bevor auf die erfinderische Düse eingegangen wird, wird auf den Verschleiß herkömmlicher Metalldüsen anhand der Figuren 1 und 2 eingegangen. In der Figur 1 in der Mitte ist eine neue, marktübliche Mega- Jetdüse Typ 103 (Hersteller. Hosokawa) aus Metall mit vier Fluiddurchlässen dargestellt. Insbesondere die Fluiddurchlässe sind homogen gestaltet. Im Gegensatz dazu sind um die neue Megajetdüse 103 verschlissene Megajetdüsen 105 dargestellt. Wie den Ablichtungen zu entnehmen ist, sind bei diesen verschlissenen Megajetdüsen 105 unförmige Fluiddüsen und zerstörte Oberflächen erkennbar. In Figur 2 ist eine Großdarstellung einer neuen Megajetdüse 103 und dreier verschlissener Megajetdüsen 105 dargestellt. Die verschlissenen Düsen wurden zur Zerkleinerung von A1203 eingesetzt, nach 700 Stunden Nutzungsdauer demontiert und abgelichtet.
[34] Eine Düse 300 aus Vollkeramik (Aluminiumoxid) nach 700 Stunden Nutzungsdauer bei der Zerkleinerung von Aluminiumoxid ist in Figur 3 dargestellt. Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, sind keinerlei Verschleißerscheinungen auf der Gasaustrittsseite sichtbar. Zur Vollständigkeit ist die Gaseintrittsseite der Düse 300 aus Vollkeramik in Fig. 4 mit dargestellt. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, weist die Düse zusätzlich ein Gewinde auf, mithilfe dessen diese Düse in eine Fließbettgegenstrahlmühle eingesetzt wird. [35] In Figur 6 ist sowohl ein Funktionsbauteil 611 aus Vollkeramik (Siliziumkarbid) und ein Trägerbauteil 613 aus Edelstahl dargestellt. Das Funktionsbauteil 611 wird in die
Aufnahme 615 mittels Epoxidharz eingeklebt. Die somit erhaltene Düse 700 ist in den Figuren 5a, 5b und 7a dargestellt. Zur besseren Darstellbarkeit sind zwei Düsen 700 mit in den jeweiligen Trägerbauteilen 613 eingeklebten Funktionsbauteilen 611 so dargestellt, dass sowohl die Gaseingangsseite als auch die Gasaustrittsseite in einer Abbildung dargestellt sind.
[36] In der Fig. 8 ist eine technische Zeichnung mit zugehöriger Bemaßung des
Funktionsbauteils einer Lavaldüse 805 in einem Längsschnitt und in einer Draufsicht dargestellt. Die Fluiddurchlässe 833 weisen eine Gaseingangsseite 801 und eine
Gasaustrittsseite 803 auf. Die Fluiddurchlässe 833 sind von Keramikmaterial 822 umgeben.
[37] In Fig. 9 ist eine technische Zeichnung mit zugehöriger Bemaßung des Trägerbauteils 905 in einer Schnittansicht und in einer Draufsicht dargestellt. Das Trägerbauteil ist aus Edelstahl hergestellt. Das Funktionsbauteil aus Fig. 8 wird in Fig. 9 in Pfeilrichtung von rechts nach links in das Trägerbauteil eingeführt, wobei ein Verkleben mittels Epoxydharz erfolgt. Dadurch ergibt sich die Lavaldüse aus Fig. 10. Dort ist in einer technischen
Zeichnung das in das Trägerbauteil eingeführt Funktionsbauteil in einer Seitenansicht (linke Zeichnung) und in einer Draufsicht (rechte Zeichnung) dargestellt.

Claims

Patentansp rüche
1. Düse, insbesondere eine Lavaldüse, geeignet zum Verwenden in einer
Fließbettgegenstrahlmühle, wobei die Düse einen Düsenkörper und einen
Fluiddurchlass aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper ein
Keramikmaterial oder ein Cermetmaterial aufweist.
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper lösbare
Arretierungsmittel, insbesondere ein Gewinde, zum Einbringen der Düse in einer Vorrichtung aufweist.
3. Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Düsenkörper einen Außensechskant aufweist, sodass an dem Außensechskant ein Werkzeug zum Einbringen oder Entfernen der Düse in die Vorrichtung anwendbar ist.
4. Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Düsenkörper ein Trägerbauteil und ein Funktionsbauteil aufweist und somit die Düse zweistückig ausgestaltet ist, wobei der Fluiddurchlass in dem Funktionsbauteil und das Arretierungsmittel und/oder der Außensechskant am Trägerbauteil angeordnet ist.
5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsbauteil einen
Konus und das Trägerbauteil eine zum Funktionsbauteil komplementäre Aufnahme für das konische Funktionsbauteil aufweist.
6. Düse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das konische Funktionsbauteil und die Aufnahme des Trägerbauteils so ausgerichtet sind, dass in einem Betrieb der Düse das konische Funktionsbauteil in die Aufnahme des Trägerbauteils gepresst wird.
7. Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine feste Verbindung zwischen dem Trägerbauteil und dem Funktionsbauteil mittels eines Klebers oder eines Lots erfolgt.
8. Düse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Trägerbauteil frei von dem Keramikmaterial und von dem Cermetmaterial ist.
9. Düse nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Trägerbauteil im Wesentlichen ein Metall oder eine Metalllegierung aufweist.
10. Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Fluiddurchlass von dem Keramikmaterial oder dem Cermetmaterial umhüllt ist.
11. Düse nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Funktionsbauteil im Wesentlichen das Keramikmaterial und/oder das Cermetmaterial aufweist.
12. Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Düsenkörper und/oder das Funktionsbauteil und/oder das Trägerbauteil aus einem Grünkörper hergestellt werden.
13. Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Keramikmaterial mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe der Oxide, Carbide, Nitride, Boride, Carbonitride, Borocarbide und/oder Mischungen ist, die eine Mohshärte von mindestens 7 aufweisen.
14. Düse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Cermetmaterial mindestens ein Keramikmaterial gemäß Anspruch 13 sowie mindestens eine metallische Komponente, ausgewählt aus der Gruppe Fe, Co, Cr, Mo, Ni, Cu, W, Ti und/oder deren Mischungen, aufweist.
15. Verwendung der Düse nach einem der vorherigen Ansprüche in einer
Fließbettgegenstrahlmühle.
16. Verwendung der Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für die Zerkleinerung von Hartstoffen mit einer Mohs-Härte von mindestens 7, insbesondere für die
Zerkleinerung von Hartstoffen in einer Fießbettgegenstrahlmühle.
17. Fließbettgegenstrahlmühle, welche eine Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
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