Mahlvorrichtung <B>mit</B> zylindrischem Mahlraum <B>und sich</B> radial <B>erstreckenden,</B> umlaufenden Mahlkammern Für zahlreiche Vorgänge der Verfahrenstechnik ist es notwendig, die aus natürlichem Vorkommen oder aus technischen Prozessen stammenden Stoffe zu zerklei nern. Nach einer gängigen Einteilung werden die Zer kleinerungsapparaturen eingeteilt nach ihrer Eignung für die Grob-, Mittel-, Fein- und Feinst Zerkleinerung, wobei die Struktureigenschaften des Aufgabegutes eine weitere Einteilungsmöglichkeit nach hart, mittelhart und weich geben.
Die Zerkleinerungsart, d. h. die bei den Zerkleinerungsvorgängen wirkenden physikalischen Kräfte unterteilt man nach Druckkräften, Abscherungs- kräften, Reibungskräften, Schlagkräften und Wurfkräf ten. In den gängigen Zerkleinerungsmaschinen sind in der Regel zwei der gespannten Kräfte gepaart. Eine Ausnahme bilden der Backenbrecher, bei dem praktisch nur Druckkräfte zur Anwendung kommen und die sog-. nannten Mahlgänge, bei denen Druck, Abscherung und Reibung zusammenwirken.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, plötzliche Druckentlastungen z. B. durch Einleiten hochgespannten Gases in Mahlgut für Mahlzwecke auszunutzen.
Ferner ist eine Mahlvorrichtung bekannt geworden, deren auf einer zentralen Welle angeordnete Mahlarme in einem zylindrischen Mahlraum radiale nach aussen sich erstreckende, teils konvexe, teils konkave Mahl kammern bilden. Der Mahlraum weist dabei glatte Wände auf, die nicht durchlocht sind. Die Mahlgutzu- führung und die Mahlgutabführung erfolgt bei dieser Mahlvorrichtung durch die hohle, zentrale Welle.
Ausserdem sind Mahlvorrichtungen mit achsparallel gewelltem Stator bekannt. Die Wellungen sind dabei mit einem nicht gewellten Sieb bedeckt.
Alle diese Vorschläge sind nicht bis zur Praxisreife gediehen. Die Erfindung geht von folgenden Feststellun gen aus: Bei allen Mahlvorrichtungen ist der Zerkleinerungs grad, der durch das Verhältnis des gröbsten Kornes der Aufgabe zum gröbsten Korn des zerkleinerten Gutes definiert ist, eine wichtige Kenngrösse. Diesem Zerklei nerungsgrad sind, je nach dem Vorrichtungstyp und den bei dem Vorrschtungstyp zur Anwendung kommenden Kräften, bestimmte Grenzen gesetzt. Es ist daher erstre benswert, bei der Zerkleinerung auf sehr hohe Zerklei nerungsgrade möglichst alle bekannten physikalischen Einwirkungen auf das Mahlgut gemeinsam anzuwenden.
Um dies zu erreichen, geht die Erfindung aus von einer Mahlvorrichtung mit zylindrischem Mahlraum und sich radial erstreckenden, umlaufenden Mahlkammern, die von auf einer zentralen Welle angeordneten, geloch ten, kurvenförmigen und nach aussen sich erstreckenden Mahlkammerwänden gebildet sind. Bei einer solchen Mahlvorrichtung werden nach der Lehre der Erfindung die Mahlkammerwände paarweise abwechselnd neben einander bikonvex und bikonkav ausgebildet, so dass sie in Umfangsrichtung abwechselnd bikonvex und bikon kav radial nach aussen offene Mahlräume umgrenzen.
Bei Inbetriebnahme einer erfindungsgemässen Mahlvorrichtung werden auf das Mahlgut grundsätzlich alle bekannten physikalischen Zerkleinerungskräfte fortlaufend ausgeübt. Man erhält .hohe Zerkleinerungs grade auf Mahlgut fast aller Strukturbereiche von har tem Mahlgut bis zu weichem.
Die Figuren zeigen ein Beispiel der Verwirklichung des Erfindungsgedankens.
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht der Mahlapparatur .bei abgenommenem äusserem seitlichem Schutzblech, Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Fig. 1 längs der Linie A -B, Fig. 3 zeigt eine Mahlapparatur mit seitlicher Auf gabe, Fig. 4 zeigt einen Teil einer konvexen Mahlkammer mit am äusseren Ende angeordneten Luftstrahl-Mahl- körpern, Fig. 5-12 zeigen einen Luftwirbelstrahl-Mahlkörper in verschiedener Ansicht,
fortschreitend jeweils um 90 Grad gedreht mit den dazu gehörigen Seitenansichten, Fig. 13 zeigt die Anordnung der Lochungen in den Begrenzungswänden der Mahlkammern, Fig. 14 zeigt die Anordnung .der Lochungen an der wellenförmigen Begrenzung des Mahlraumes. Die Apparatur besteht im Prinzip - wie in Fig. 1 dargestellt - aus auf einer Welle 1 mit durch einen Be festigungsring 2 mittels Festhalter 3 angebrachten Leit-, Misch- und Mahlarmen.
Die Mahlarme 4 und 5 sind paarweise auf der Welle 2 so zusammengestellt, dass zwischen je 2 Armpaaren 4, 5 deren konvexe Krüm mung einen flaschenförmigen bikonvexen Hohlraum einschliesst, die innere Mahlkammer 6 sich befindet und dass zwischen zwei Armpaaren, die benachbarten bikon vexen Mahlkammern zugeordnet sind, sich eine bikon kav begrenzte Mahlkammer 7 befindet.
Die Mahlarme 4, 5 sind - wie in Fig. 13 gezeigt mindestens in ihrem Mittelteil gelocht, und zwar derart, dass einer zentralen Lochung 8 Lochungen 9 zugeordnet sind, die, vorzugsweise länglich ausgeführt, mit ihrer Längsachse 10 einen Winkel von etwa 45 Grad zur Hauptachse 11 der Zentrallochung 8 einschliessen. Am äusseren Umfang trägt jeder Mahlarm 4, 5 eine Verstär kung 12, die aus besonders verschleissfestem Werkstoff hergestellt sein kann. Die Anzahl der Armpaare 4, 5 auf dem Rotor der Mahlapparatur kann geradzahlig oder ungeradzahlig sein.
Sie ist vorzugsweise ungradzahlig. Alle Mahlarm-Paare werden durch Halteringe 13 .am äusseren seitlichen Umfang der Mahlarme gehalten.
Der aus Welle 1, Befestigungsring 2, Festhalter 3, den jeweiligen Armpaaren 4, 5, deren Verstärkung 12 und dem Haltering 13 bestehende Rotor der Apparatur ist von einem vorzugsweise gewellten Stator 14 umge ben. Die Wellungen erstrecken sich achsparallel zur Welle 1. Die .dem inneren Mahlraum zugekehrten Wel len 15 des Stators 14 sind gelocht ausgeführt. Die Lochungen der Wellen 15, des Stators 14 haben - wie die Fig. 14 zeigt - Öffnungen, die um eine Zentrallo chung 16 angeordnet sind. Die Zentrallochung 16 ist schlitzförmig ausgebildet. Die grössere Achse 17 dieser Lochung verläuft koaxial zur Drehrichtung des Rotors.
Die gleichfalls schlitzförmig ausgebildeten zugeordneten Lochungen 18, 18a, 19, 19a liegen mit ihrer Längs achse 20 in einem Winkel von etwa 90 zur Achse 17.
Zum Zweck der Herbeiführung spezieller Luftwir- belbündel, welche düsenförmig geführt, den genannten Mahlwirkungen auch noch eine Luftwirbelstrahl-Mahl- wirkung zuordnen, dienen - wie in Fig. 5 bis 12 darge stellt - die Luftwirbelkörper 21 und 21a.
Falls das Mahlgut es zweckmässig erscheinen lässt, derartige Luftwirbel, Luftstrahlen und Luft-Wirbelbündel sowohl in den konkaven Mahlkammern 7 als auch in der kon vexen Mahlkammer 6 herbeizuführen, werden die Mahlkörper 21 nahe den Verstärkungen der Mahlarme 12 in den konkaven Mahlraum ragend angebracht und die Mahlkörper 21a in etwa gleichem Abstand von der Welle 1 im konvexen Mahlraum befestigt. Die Mahlkör per 21 und 21a weisen eine .ausserordentliche Varian tenmöglichkeit auf.
Es ist möglich, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, das Luftmahlgutgemisch, wenn die Zwi schenräume a zwischen den Stegen b radial nach aussen gerichtet sind, das Mahlgut, das fein genug .ist, um von der Luft in einen Schwebezustand versetzt zu werden, nach Art einer Prallmühle auf den Stator 14 zu schleu dern. Dort wird es vornehmlich Anprall- und Abscher- wirkungen ausgesetzt.
Wird der gleiche Mahlkörper 21 nach Fig. 7 und 8 angeordnet, so ergibt sich eine typische Kanten-Wirbel- wirkung, welche das stark schleissende Feinstmahlgut zum Inneren der Mahlkammern ableitet und von den Verstärkungen 12, die dem Hauptverschleiss unterwor fen sind, fernhält. Wird die Anordnung nach Fig. 9 und 10 gewählt, so ergibt sich eine zentrale Strahlrichtung, die auf die Mitte der Verstärkungen 12 gerichtet ist und eine sehr kon zentrierte Prallwirkung auf begrenztem Raum hervor ruft.
Die Anordnung der Fig. 11 und 12 zerteilen die nach ,aussen gerichteten Mahlströme in zahlreiche kleine einzelne Luftwirbel-Mahlstrahle und bewirken eine ex treme Mahlfeinheit. Die Mahlkörper 21, 21 a können im Grenzfall so gross gewählt werden, dass sie den Raum zwischen den Mahlarmen dergestalt abschliessen, dass, bis auf die Luftwirbelstrahlkanäle, keine sonstige öff- nung in radialer Richtung mehr vorhanden ist.
Die Sei tenformen der Mahlkörper 21, 21a können auch derge stalt Verwendung finden, dass gegenüberliegende Seiten oder mehrere Seiten nach einer der gekennzeichneten Raumformen ausgebildet sind.
Die Mahlwirkungen innerhalb dieser Apparatur sind ausserordentlich vielfältig. Das in den Mahlraum einge führte Mahlgut gelangt in begrenzte Mahlkammern hoher Turbulenz, die teilweise auf direktem Wege durch den Zusammenprall der Mahlgutteilchen mit den Mahl gutarmen und deren Lochungen den Mahlvorgang ein leiten und die teilweise sobald die Mahlteilchen sich an den zahlreichen Kanten der Lochungen der Mahlarme 4, 5 zerschlagen haben, überwiegend den Luftwirbelungen und Wirbelbündeln unterworfen werden und .durch diese sich aneinanderreibend einen weiteren Mahlvorgang einleiten,
der in der einschlägigen Technik als autogene Mahlung gekennzeichnet wurde. Weiter tragen die Luft wirbelstrahlkörper 21, 21a schliesslich dazu bei, dass im Schwebezustand befindliches Mahlgut düsenmässig oder bündelmässig auf die feststehenden Flächen des Rotors prallt.
Mahlgut, welches weder durch den Zusammen prall mit :den Mahlarmen noch durch die Schneidwir- kungen der Lochungen in den Mahlarmen 4, 5 erfasst werden kann, wird durch die Rotationskräfte nach aus sen geworfen, Scher- und Prallwirkungen unterworfen, die sich durch das Vorbeistreichen der Verstärkungen 12 an den Wellentälern 15 und deren eigenartiger Lochung von selbst ergeben.. Erst Mahlgut,
dessen gröss- ter Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Lochungen in den Wellentälern 15 ist, passiert den Stator und fällt der Schwerkraft und den nach unten ge richteten Luftwirbeln folgend als Fertiggut aus.
Die Apparatur kann vom Umfang her gespeist wer den in Richtung C der Fig. 1. Sie kann aber auch seitlich beschickt werden, wie in Fig. 3 in Richtung D angeg--- ben. Erfolgt die Aufgabe nach Fig. 1, so können die Mahlkammern seitlich durch mit-rotierende Wände ab geschlossen sein.
Die Apparatur vereinigt indem Mahlraum, unterteilt in konvexe und konkave, sich radial nach aussen er streckende Mahlkammern praktisch alle bekannten physikalischen Mahlwirkungen in sich, als da sind Druckkräfte, Abscherkräfte, Reibungskräfte (autogene Mahlung), Schlagkräfte, Wurfkräfte, Luftstrahl- und Luftwirbel-Wechselkräfte. Sie ist in ihrer Mahlleistung durch einen ausserordentlich hohen Zerkleinerungsgrad und hinsichtlich der zu mahlenden Stoffe durch einen breiten Anwendungsbereich gekennzeichnet.
Grinding device <B> with </B> cylindrical grinding chamber <B> and </B> radially <B> extending, </B> circumferential grinding chambers For numerous processes in process engineering it is necessary that originate from natural occurrences or from technical processes To shred fabrics. According to a common classification, the shredding devices are classified according to their suitability for coarse, medium, fine and ultra-fine shredding, with the structural properties of the feed material giving further classification into hard, medium-hard and soft.
The type of comminution, d. H. the physical forces acting during the shredding process are divided into pressure forces, shearing forces, frictional forces, impact forces and throwing forces. In common shredding machines, two of the tensioned forces are usually paired. The jaw crusher is an exception, in which practically only compressive forces are used and the suction. called grinding cycles in which pressure, shearing and friction work together.
It has also been proposed to avoid sudden pressure releases e.g. B. exploit by introducing high-tension gas into grist for grinding purposes.
Furthermore, a grinding device has become known, the grinding arms of which are arranged on a central shaft and form radial outwardly extending, partly convex, partly concave grinding chambers in a cylindrical grinding chamber. The grinding chamber has smooth walls that are not perforated. In this grinding device, the feed and discharge of the grist takes place through the hollow, central shaft.
In addition, grinding devices with axially corrugated stator are known. The corrugations are covered with a non-corrugated screen.
None of these suggestions have reached practical levels. The invention is based on the following Feststellun conditions: In all grinding devices, the degree of comminution, which is defined by the ratio of the coarsest grain of the task to the coarsest grain of the crushed material, is an important parameter. This degree of crushing is subject to certain limits, depending on the type of device and the forces used in the type of treatment. It is therefore desirable to use all known physical effects on the millbase together when comminuting to a very high degree of comminution.
To achieve this, the invention is based on a grinding device with a cylindrical grinding chamber and radially extending, circumferential grinding chambers, which are formed by perforated, curved and outwardly extending grinding chamber walls arranged on a central shaft. In such a grinding device, according to the teaching of the invention, the grinding chamber walls are formed in pairs alternately biconvex and biconcave next to one another, so that in the circumferential direction they alternately define biconvex and biconcave grinding chambers open radially outward.
When a grinding device according to the invention is put into operation, in principle all known physical grinding forces are continuously exerted on the material to be ground. A high degree of comminution is obtained on regrind of almost all structural areas from hard regrind to soft.
The figures show an example of the implementation of the concept of the invention.
Fig. 1 shows the side view of the grinding apparatus. With the outer lateral protective plate removed, Fig. 2 shows a section through Fig. 1 along the line A-B, Fig. 3 shows a grinding apparatus with a lateral task, Fig. 4 shows a part a convex grinding chamber with air jet grinding media arranged at the outer end, Fig. 5-12 show an air vortex grinding media in different views,
progressively rotated by 90 degrees with the associated side views, Fig. 13 shows the arrangement of the perforations in the boundary walls of the grinding chambers, Fig. 14 shows the arrangement of the perforations on the undulating delimitation of the grinding chamber. The apparatus consists in principle - as shown in Fig. 1 - from on a shaft 1 with a loading ring 2 by means of clamp 3 attached guide, mixing and grinding arms.
The grinding arms 4 and 5 are put together in pairs on the shaft 2 so that between 2 pairs of arms 4, 5 their convex curvature includes a bottle-shaped biconvex cavity, the inner grinding chamber 6 is located and the adjacent biconvex grinding chambers are assigned between two pairs of arms are, there is a bicon kav limited grinding chamber 7 is.
The grinding arms 4, 5 are perforated - as shown in FIG. 13, at least in their middle part, in such a way that perforations 9 are assigned to a central perforation 8, which, preferably elongated, form an angle of approximately 45 degrees with their longitudinal axis 10 Include main axis 11 of central perforation 8. On the outer circumference, each grinding arm 4, 5 carries a reinforcement 12, which can be made of particularly wear-resistant material. The number of pairs of arms 4, 5 on the rotor of the grinding apparatus can be an even or an odd number.
It is preferably odd. All grinding arm pairs are held by retaining rings 13 on the outer lateral circumference of the grinding arms.
The from shaft 1, fastening ring 2, fastener 3, the respective arm pairs 4, 5, the reinforcement 12 and the retaining ring 13 existing rotor of the apparatus is of a preferably corrugated stator 14 vice ben. The corrugations extend axially parallel to the shaft 1. The .dem inner grinding chamber facing Wel len 15 of the stator 14 are perforated. The holes in the shafts 15 and the stator 14 have - as FIG. 14 shows - openings which are arranged around a central hole 16. The central perforation 16 is slit-shaped. The larger axis 17 of this perforation runs coaxially to the direction of rotation of the rotor.
The associated perforations 18, 18a, 19, 19a, which are also slit-shaped, lie with their longitudinal axis 20 at an angle of approximately 90 to axis 17.
For the purpose of producing special air vortex bundles, which are guided in the form of a nozzle and also assign an air vortex jet milling action to the grinding effects mentioned, the air vortex bodies 21 and 21a serve - as shown in FIGS. 5 to 12.
If the grinding stock makes it appear expedient to bring about such air eddies, air jets and air vortex bundles both in the concave grinding chambers 7 and in the convex grinding chamber 6, the grinding bodies 21 are attached near the reinforcements of the grinding arms 12 and project into the concave grinding chamber Grinding body 21a attached at approximately the same distance from the shaft 1 in the convex grinding chamber. The grinding bodies 21 and 21a have an extraordinary variety of options.
It is possible, as shown in Fig. 5 and 6, the air grinding mixture when the inter mediate spaces a between the webs b are directed radially outward, the grinding material that is fine enough to be suspended by the air To spin on the stator 14 in the manner of an impact mill. There it is primarily exposed to impact and shearing effects.
If the same grinding body 21 according to FIGS. 7 and 8 is arranged, a typical edging swirl effect results, which diverts the extremely abrasive fine grinding material to the interior of the grinding chambers and keeps it away from the reinforcements 12, which are subject to major wear. If the arrangement according to FIGS. 9 and 10 is selected, the result is a central beam direction which is directed to the center of the reinforcements 12 and causes a very concentrated impact effect in a limited space.
The arrangement of FIGS. 11 and 12 divide the outwardly directed milling currents into numerous small individual air vortex milling jets and produce an extremely fineness of milling. The grinding bodies 21, 21 a can in the limit case be chosen so large that they close off the space between the grinding arms in such a way that, apart from the air vortex jet channels, there is no longer any other opening in the radial direction.
The side shapes of the grinding media 21, 21a can also be used in such a way that opposite sides or several sides are designed according to one of the three-dimensional shapes indicated.
The grinding effects within this apparatus are extremely diverse. The ground material introduced into the grinding chamber arrives in limited grinding chambers with high turbulence, some of which directly weaken the material through the collision of the ground material particles with the grinding and whose perforations initiate the grinding process and which in some cases begin as soon as the grinding particles reach the numerous edges of the perforations in the grinding arms 4, 5 have been smashed, are predominantly subjected to the air eddies and vortex bundles and initiate a further grinding process through these rubbing against each other,
which was characterized in the relevant technology as autogenous grinding. Furthermore, the air vortex jet bodies 21, 21a ultimately contribute to the fact that the ground material which is in a suspended state hits the stationary surfaces of the rotor in a nozzle-like manner or in bundles.
Grist, which cannot be grasped either by colliding with: the grinding arms or by the cutting effects of the perforations in the grinding arms 4, 5, is thrown outwards by the rotational forces and is subjected to shear and impact effects which are caused by the passing of the reinforcements 12 at the wave troughs 15 and their peculiar perforation by themselves. First grist,
the largest diameter of which is smaller than the smallest diameter of the perforations in the wave troughs 15, passes the stator and, following the force of gravity and the downwardly directed air vortices, turns out to be finished goods.
The apparatus can be fed from the periphery of who the in direction C of FIG. 1. It can also be loaded from the side, as indicated in Fig. 3 in direction D --- ben. If the task according to FIG. 1 takes place, the grinding chambers can be closed laterally by co-rotating walls.
In the grinding chamber, divided into convex and concave, radially outwardly stretching grinding chambers, the apparatus combines practically all known physical grinding effects, such as pressure forces, shear forces, frictional forces (autogenous grinding), impact forces, throwing forces, air jet and air vortex alternating forces . In terms of its grinding capacity, it is characterized by an extraordinarily high degree of comminution and, with regard to the substances to be ground, by a wide range of applications.