DE10045172A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Partikeln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zum Zerkleinern von Partikeln (2). Die Vorrichtung (1) weist wenigstens ein Rohr (8, 8') zum Sammeln einer vorgegebenen Menge von Partikeln (2) auf, wobei die Partikel (2) in dem Rohr (8, 8') einen Pfropfen (12) bilden. Die Vorrichtung (1) weist weiterhin wenigstens eine Druckimpulseinheit (13, 13') zur Erzeugung von Druckimpulsen auf, wobei durch Beaufschlagung des Pfropfens (12) mit einem Druckimpuls dieser über eine Austrittsöffnung des Rohres (8, 8') gegen eine dem Rohr (8, 8') nachgeordnete und Durchbrüche (7) aufweisende Prallplatte (6) geschlossen wird. Schließlich weist die Vorrichtung (1) eine an die Prallplatte (6) anschließende Auffangkammer (4) auf, in welcher die durch den Rückstoß an der Prallplatte (6) zerkleinerten und die Durchbrüche (7) durchsetzenden Partikel (2) gesammelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Partikeln.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der SU 457486 bekannt. Diese Vorrichtung weist ein vertikal verlaufendes Rohr in einer zylindrischen Kammer auf. Das Rohr verläuft in Richtung der Längsachse der Kammer, die an der Oberseite mit einer Prallplatte abgeschlossen ist. Das Rohr weist an seiner Oberseite eine Austrittsöffnung auf, die in vorgegebenem Abstand der Prallplatte gegenüber­ liegt. Unterhalb der Prallplatte weist die Seitenwand der Kammer Öffnungen auf.

In dem Rohr werden zu zerkleinernde Partikel gesammelt, die einen Pfropfen mit vorbestimmter Füllhöhe im Rohr bilden. Mittels einer Druckimpulseinheit wird der Pfropfen explosionsartig beschleunigt und aus dem Rohr gegen die Prallplatte geschossen. Bei Aufprall der Partikel auf die Prallplatte entstehen sehr hohe Scherkräfte, welche zu einer Zerkleinerung der Partikel führen. Durch den in der Druckimpulseinheit generierten Überdruck werden fein zer­ kleinerte Partikel vermehrt an die Randbereiche der Kammer transportiert und über die Öffnungen in den Seitenwänden aus der Kammer geführt. Gröbere Partikel fallen dagegen in die Kammer zurück und werden von neuem dem Rohr zugeführt.

Zwar können mit dieser Vorrichtung auch sehr harte Partikel effizient zerklei­ nert werden, wobei die Vorrichtung nahezu keine bewegten Teile und damit einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Korngrößen und Korngrößenverteilungen der zerkleinerten Partikel nur unzureichend vorgebbar und einstellbar sind.

Insbesondere ist nachteilig, dass bei Beschuss der Prallplatte mit den Pfropfen nur eine unerwünscht unvollständige und nicht reproduzierbare Trennung von feinen und groben Partikeln erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit möglichst geringem konstrukti­ vem Aufwand ein Zerkleinern von vorzugsweise harten Partikeln zu ermögli­ chen, wobei die Korngrößen der zerkleinerten Partikel möglichst genau vor­ gebbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 vorgese­ hen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens ein Rohr zum Sammeln einer vorgegebenen Menge von Partikeln auf, wobei die Partikel in dem Rohr einen Pfropfen bilden. Weiterhin weist die Vorrichtung wenigstens eine Druckimpulseinheit zur Erzeugung von Druckimpulsen auf, wobei durch Be­ aufschlagung des Pfropfens mit einem Druckimpuls dieser über eine Austritts­ öffnung des Rohres gegen eine dem Rohr nachgeordnete und Durchbrüche aufweisende Prallplatte geschossen wird. Desweiteren weist die Vorrichtung eine an die Prallplatte anschließende Auffangkammer auf, in welcher die durch den Rückstoß an der Prallplatte zerkleinerten und die Durchbrüche durchset­ zenden Partikel gesammelt werden.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, zur Zerkleinerung von in Form eines Pfropfens in einem Rohr gelagerten Partikeln diesen Pfropfen ge­ gen eine Prallplatte mit Durchbrüchen zu schießen.

Die durch den Aufprall auf die Partikel ausgeübten Scherkräfte führen zu einer Zerkleinerung der Partikel, wobei typischerweise die Partikel von ursprüngli­ chen Partikelgrößen von 10 mm auf Partikel mit Größen von einem oder weni­ gen µm erhalten werden.

Durch den mit der Druckimpulseinheit erzeugten Überdruck an der Vorderseite der Prallplatte werden die Partikel mit kleinen Korngrößen und daher kleinem Gewicht durch die Durchbrüche transportiert und gelangen in die Auffang­ kammer. Demgegenüber durchdringen die schwereren Partikel die Durchbrü­ che nicht und werden vorzugsweise wieder dem Rohr zur Bildung eines neuen Pfropfens zugeführt.

Durch eine geeignete Wahl des Durchmessers des Rohres, der Größe und Form der Durchbrüche der Prallplatte und/oder der Größe der Auffangkammer kön­ nen die Korngrößen und Korngrößenverteilungen der im Auffangraum gesam­ melten zerkleinerten Partikel vorgegeben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Prallplatte auswechselbar instal­ liert. Somit kann durch einen Wechsel von verschiedenen Prallplatten mit un­ terschiedlichen Durchbrüchen die Korngrößenverteilung der in der Auffang­ kammer gesammelten zerkleinerten Partikel variiert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Volumen der Auffang­ kammer einstellbar, so dass auch dadurch die Korngrößenverteilung der in der Auffangkammer gesammelten zerkleinerten Partikel variiert werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Größen der Durchbrüche in der Prallplatte so bemessen sind, dass die­ se eine Sichterfunktion ausübt. Dies bedeutet, dass die durch die Durchbrüche transportierten zerkleinerten Partikel in der Auffangkammer verbleiben und nicht durch die Durchbrüche zurück zum Rohr transportiert werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Prallplatte und der hinter dieser angeordneten Auffangkammer werden somit die zerkleinerten Partikel mit den gewünschten Korngrößen in der Auffangkammer mit einem hohen Wirkungs­ grad gesammelt und von schwereren Partikeln getrennt. Vorzugsweise ist in der Auffangkammer wenigstens eine Entnahmeöffnung vorgesehen, über welche die zerkleinerten Partikel aus der Auffangkammer entnommen werden können.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass diese nahezu keine bewegten Teile aufweist, und dass das einzige verschleißbehaftete Teil von der Prallplatte gebildet ist, die auf einfache Weise auswechselbar ist. Daher weist die Vorrichtung einen kompakten, robusten und wartungsfreundlichen Aufbau auf, der nur geringe Investitions- und Instand­ haltungskosten verursacht. Zudem kann die Zerkleinerung der Partikel mit ei­ nem geringen Energiebedarf durchgeführt werden, so dass auch die Betriebs­ kosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend niedrig sind. Da die Vorrichtung nahezu keine bewegten Teile aufweist und zudem vorzugsweise einen geschlossenen Aufbau aufweist, stellt diese keine Gefahr für das Bedien­ personal dar und ist somit hinsichtlich der Bestimmungen des Arbeitsschutzes unbedenklich.

Schließlich ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin zu sehen, dass ohne besondere Anforderungen an die vorzugsweise aus Stahl bestehende Prallplatte verschiedenartige Materialien, insbesondere auch harte Materialien effizient und zuverlässig zerkleinert werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Zerkleinerung von harten Stoffen mit Mohs-Härtegraden im Bereich von 7 bis 10. Insbeson­ dere können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Nitride wie zum Beispiel TiN, ZrN, HfN, TaN und BN₃ zerkleinert werden. Ebenso können Carbide wie zum Beispiel TiC, ZrC, HfC, TaC, WC, W₂C und Ta_0-8 Hf_0-2 C zerkleinert werden. Desweiteren können Oxide wie Al₂O₃ sowie Boride und Silicide zer­ kleinert werden. Auch die Zerkleinerung von Hartmetallen wie zum Beispiel WC-Co von Korngrößen von etwa 5 mm auf Korngrößen kleiner als 10 µm ist möglich, wobei derartige Partikel bislang nur in Nassvermahlungsprozessen zerkleinert werden konnten.

Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Bereich der Pulvermetal­ lurgie einsetzbar, beispielsweise bei der Verglasung radioaktiver Abfälle, der Nitrit-Herstellung in Stickstoff-Atmosphäre oder auch der Aktivierung von Festkörperreaktionen, wobei mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens insbe­ sondere Silizium-Carbid direkt aus den Elementen gewonnen werden kann.

Weiterhin können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch organische Stoffe wie zum Beispiel Nussschalen oder Knochen, die für die Herstellung von Gelatine benötigt werden, zerkleinert werden.

Besonders vorteilhaft können dabei auch unterschiedliche Partikel in dem Rohr gesammelt werden. Diese gegen die Prallplatte geschossenen Partikel werden dann nicht nur zerkleinert. Vielmehr findet auch eine homogene Durchmi­ schung der unterschiedlichen, zerkleinerten Partikel statt.

Schließlich können auch Stoffe wie zum Beispiel Polymere, Polyamide und Gummi zerkleinert werden, die vor der Zerkleinerung an der Prallplatte ver­ sprödet werden. Die Versprödung kann durch Verwendung von Kryogengasen in der Druckimpulseinheit erfolgen, die auf extrem tiefe Temperaturen gekühlt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung, insbesondere deren Zerkleinerungskammer, mit einem Kühlmantel ummantelt sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1: Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung.

Fig. 2: Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung 1 zum Zerkleinern von Partikeln 2. Die Vorrichtung 1 weist eine hohlzy­ lindrische Zerkleinerungskammer 3 und eine ebenfalls hohlzylindrische Auf­ fangkammer 4 auf. Die Zerkleinerungskammer 3 und die Auffangkammer 4 weisen denselben Durchmesser auf und sind längs einer vertikal verlaufenden Symmetrieachse koaxial angeordnet. Dabei schließt die Auffangkammer 4 mit ihrer offenen Unterseite an die ebenfalls offene Oberseite der Zerkleinerungs­ kammer 3 an.

Die Zerkleinerungskammer 3 und die Auffangkammer 4 weisen an ihren zuge­ wandten offenen Enden jeweils einen Ringflansch 5, 5' auf. Zwischen den Ringflanschen 5, 5' ist eine kreisscheibenförmige, vorzugsweise aus Stahl be­ stehende Prallplatte 6 gelagert. Die Prallplatte 6 weist eine vorgegebene Anzahl von Durchbrüchen 7 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Durchbrüche 7 als runde Bohrungen ausgebildet.

Die Prallplatte 6 kann an den Ringflanschen 5, 5' auf einfache Weise an der Vorrichtung 1 montiert werden. Insbesondere kann die Prallplatte 6 ohne gro­ ßen Montageaufwand ausgewechselt und durch andere Prallplatten 6, die unter­ schiedliche Anordnungen von Durchbrüchen 7 aufweisen können, ersetzt wer­ den. Die Durchbrüche 7 können dabei nicht nur die Form von runden Bohrun­ gen aufweisen sondern auch als eckigen Bohrungen ausgebildet sein. Auch eine Ausbildung der Durchbrüche 7 in Form von Ringspalten oder dergleichen ist möglich.

Im Innern der Zerkleinerungskammer 3 verlaufen zwei Rohre 8, 8' parallel zur Längsachse der Zerkleinerungskammer 3. Prinzipiell kann auch nur ein Rohr 8, oder 8' vorgesehen sein. Desweiteren kann auch eine größere Anzahl von Roh­ ren 8, 8' vorgesehen sein.

Die Rohre 8, 8' verlaufen dicht nebeneinander liegend im Zentrum der Zerklei­ nerungskammer 3 und münden an deren Boden 9 aus. Die Austrittsöffnungen der Rohre 8, 8' an deren oberen Enden stehen der Prallplatte 6 in vorgegebe­ nem Abstand gegenüber.

In der Seitenwand der Zerkleinerungskammer 3 ist eine Öffnung 10 vorgese­ hen. Über diese Öffnung 10 wird der Innenraum der Zerkleinerungskammer 3 bis zu einer bestimmten Füllhöhe mit den zu zerkleinernden Partikeln 2 befüllt.

An dem Boden 9 der Zerkleinerungskammer 3 münden zwei Zuführrohre 11, 11' aus. Die Zuführrohre 11, 11' verlaufen in ihren oberen Abschnitten parallel zu den über die Zerkleinerungskammer 3 hervorstehenden Abschnitten der Rohre 8, 8'. Die Zuführrohre 11, 11' sind an ihren unteren Enden gekrümmt und verlaufen auf die Rohre 8, 8' zu. Dabei mündet jeweils ein Zuführrohr 11, 11' in eines der Rohre 8, 8' ein. Durch diese Ausbildung der Rohre 8, 8' wird ein Teil der Partikel 2 von der Zerkleinerungskammer 3 über die Zuführrohre 11, 11' in die unteren Enden der Rohre 8, 8' eingeleitet, so dass diese dort ei­ nen Pfropfen 12 mit bestimmter Füllhöhe bilden. In Fig. 1 liegt ein derartiger Pfropfen 12 am unteren Ende des rechten Rohres 8'.

An die unteren Enden der Rohre 8, 8' schließt jeweils eine Druckimpulseinheit 13, 13' mit einem Ventil 14, 14' an. Über die Druckimpulseinheit 13, 13' ist der Pfropfen 12 am unteren Ende mit einem Druckimpuls vorgegebener Höhe und Dauer beaufschlagbar. Zur Erzeugung des Druckimpulses steht an dem Ventil 14, 14' Gas mit einem vorgegebenen Gasdruck an. Das Gas ist vor­ zugsweise von Luft gebildet. Alternativ kann ein Inertgas, ein Kryogengas oder Heißgas verwendet werden. Durch schlagartiges Öffnen eines Ventils 14, 14' strömt das Gas explosionsartig in das darüber liegende Rohr 8, 8' und schießt den Pfropfen 12 durch das Rohr 8, 8' auf die Prallplatte 6. Typischerweise liegt die Höhe eines Druckimpulses im Bereich zwischen 5 bar und 10 bar. Mit derartigen Druckimpulsen werden Fluggeschwindigkeiten der Pfropfen 12 im Be­ reich zwischen 70 m/s und 100 m/s erzielt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 14' der an das rechte Rohr 8' anschließenden Druckimpulseinheit 13' geschlossen, so dass der Pfropfen 12 in seiner Ruhestellung am Boden 9 des Rohres 8' liegt.

Der Pfropfen 12 im linken Rohr 8 wird durch Öffnen des Ventils 14, der ent­ sprechenden Druckimpulseinheit 13 nach oben geschossen. Dabei zeigt Fig. 1 eine Momentaufnahme, in welcher sich der Pfropfen 12 am oberen Ende des Rohres 8 kurz vor der Austrittsöffnung befindet.

Nach Austritt aus dem jeweiligen Rohr 8, 8' trifft der Pfropfen 12 auf die Prallplatte 6, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Flugrichtung senkrecht zur Oberfläche der Prallplatte 6 verläuft.

Wesentlich ist, dass die Dauer des Druckimpulses kleiner als die Laufzeit des Pfropfens 12 im jeweiligen Rohr 8, 8' gewählt wird. Somit wird der Pfropfen 12 auf der Flugstrecke zwischen Austrittsöffnung des Rohres 8 8' und der Prallplatte 6 nicht mehr mit dem Druckimpuls beaufschlagt. Dadurch wird ein unerwünschtes Auffächern der Partikel 2 vor dem Auftreffen der Partikel 2 auf die Prallplatte 6 vermieden, so dass die Form des Pfropfens 12 bis zum Auf­ treffen der Partikel 2 auf der Prallplatte 6 wenigstens annähernd erhalten bleibt. Da die Partikel 2 somit in kompakter Form auf die Prallplatte 6 treffen, pflanzt sich der durch die Prallplatte 6 ausgeübte Rückstoß durch sämtliche Partikel 2 des Pfropfens 12 fort, so dass aufgrund der auf die Partikel wirkenden Scher­ kräfte eine effiziente und vollständige Zerkleinerung der Partikel 2 erzielt wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind an der Auftrefffläche der Partikel 2 an der Prallplatte 6 keine Durchbrüche 7 vorgesehen, so dass keine Partikel 2 direkt durch die Durchbrüche 7 in die Auffangkammer 4 geschossen werden.

Fig. 1 zeigt schematisch die an der Prallplatte 6 reflektierten und zerkleinerten Partikel 2, die eine Staubwolke 15 bilden. Durch den Druckimpuls herrscht an der Vorderseite der Prallplatte 6 ein Überdruck, so dass die zerkleinerten Parti­ kel 2 durch die Durchbrüche 7 in die Auffangkammer 4 transportiert werden. Dabei werden nur die Partikel 2 bis zu einer vorgegebenen Korngröße durch die Durchbrüche 7 transportiert und in der dahinter liegenden Auffangkammer 4 gesammelt, während größere Partikel 2 aufgrund ihres höheren Gewichtes in den Innenraum der Zerkleinerungskammer 3 zurückfallen und von neuem zur Bildung weiterer Pfropfen 12 den Rohren 8, 8' zugeführt werden. Typischer­ weise werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 Partikel 2 mit Parti­ kelgrößen von etwa 10 mm Aufgabegröße bis zu Zielkorngrößen von etwa 1 µm zerkleinert.

Durch eine geeignete Dimensionierung der Durchmesser der Rohre 8, 8', der Anzahl und Größen der Durchbrüche 7 der Prallplatte 6 sowie des Volumens der Auffangkammer 4 können die Korngrößen und Korngrößenverteilungen der in der Auffangkammer 4 gesammelten zerkleinerten Partikel 2 vorgegeben werden.

Die Anzahl und Größen der Durchbrüche 7 lassen sich durch Auswechseln verschiedener Prallplatten 6 auf einfache Weise variieren.

Besonders vorteilhaft kann auch die Größe der Auffangkammer 4 variiert wer­ den. Hierzu können höhenverstellbare Wellkompensatoren, Stopfbuchsen, Schiebemuffen oder dergleichen vorgesehen sein, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Dabei ist die Korngrößenverteilung der in der Auffangkammer 4 gesammelten zerkleinerten Partikel umso schärfer, je größer das Volumen der Auffangkammer 4 ist.

An der Seitenwand der Auffangkammer 4 ist eine Entnahmeöffnung 16 vorge­ sehen. Über diese Entnahmeöffnung 16 können die zerkleinerten Partikel 2 zu vorgegebenen Zeiten entnommen werden.

Die Druckimpulseinheiten 13, 13' werden von einer nicht dargestellten Steuer­ einheit gesteuert und erzeugen in einem vorgegebenen Zeittakt Folgen von Druckimpulsen. Die Druckimpulseinheiten 13, 13' werden vorzugsweise alter­ nierend gesteuert, so dass abwechselnd ein Pfropfen 12 aus dem linken oder rechten Rohr 8 oder 8' gegen die Prallplatte 6 geschossen wird. Die Zyklen, innerhalb derer die Rohre 8, 8' mit den einzelnen Pfropfen 12 befüllt werden, liegen im Sekunden- oder sogar im Millisekundenbereich, so dass die Taktrate der Druckimpulse entsprechend hoch gewählt werden kann. Auf diese Weise werden die einzelnen Pfropfen 12 rasch nacheinander gegen die Prallplatte 6 geschossen, so dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ein quasi konti­ nuierlicher Zerkleinerungsprozess und ein entsprechend hoher Durchsatz erzielt wird.

Nachdem ein Pfropfen 12 aus einem der Rohre 8, 8' geschossen worden ist, wird das entsprechende Rohr 8, 8' über das jeweilige Zuführrohr 11, 11' wie­ der mit Partikeln 2 zur Bildung eines neuen Pfropfens 12 befüllt. Vorteilhaft hierbei ist, dass durch den bei Abschießen eines Pfropfens 12 entstehenden Schock die Partikel 2 in der Zerkleinerungskammer 3 gerüttelt werden und so verstärkt dem Zuführrohr 11, 11' zugeführt werden, wodurch das Nachladen des Rohres 8, 8' mit einem Pfropfen 12 unterstützt wird. Diese Ladefunktion wird weiterhin durch den beim Auftreffen des Pfropfens 12 auf der Prallplatte 6 im oberen Bereich der Zerkleinerungskammer 3 herrschenden Überdruck ver­ stärkt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 können insbesondere harte Werk­ stoffe mit Mohs-Härtegraden vorzugsweise im Bereich zwischen 7 und 10 effi­ zient zerkleinert werden.

Weiterhin können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 insbesondere auch weiche und sogar elastische Werkstoffe wie zum Beispiel Polymere, Polyamide und Gummi zerkleinert werden. Derartige Partikel 2 werden in geeigneter Weise versprödet, bevor sie gegen die Prallplatte 6 geschossen werden, um eine effiziente Zerkleinerung zu gewährleisten.

Zur Versprödung der Partikel 2 kann in den Druckimpulseinheiten 13, 13' Kryogengas verwendet werden, welches auf tiefe Temperaturen abgekühlt wer­ den kann. Alternativ oder zusätzlich kann zur Kühlung der Partikel 2 die Zer­ kleinerungskammer 3 mit einem nicht dargestellten Kühlmantel ummantelt sein.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung 1. Die dort dargestellte Vorrichtung 1 entspricht in ihrem Aufbau na­ hezu vollständig dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 zwei Öffnungen 10, 10' an der Seitenwand der Zerkleine­ rungskammer 3 auf, an welchen Einfüllstutzen 17, 17' zur Befüllung des Innen­ raumes der Zerkleinerungskammer 3 mit den Partikeln 2 ausmünden.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass an den unteren Enden der Rohre 8, 8', an welchen jeweils die Pfropfen 12 liegen, geneigt zu den Rohren 8, 8' ver­ laufende Zuführstutzen 18, 18' ausmünden. In diesen Zuführstutzen 18, 18' sind die Ventile 14, 14' der nicht gesondert dargestellten Druckimpulseinheiten 13, 13' angeordnet.

Die Längsachsen der Zuführrohre 8, 8' können in einer horizontalen, senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung 1 orientierten Ebene verlaufen oder wie in Fig. 2 dargestellt in einem Neigungswinkel, der vorzugsweise maximal bei 20° liegt, geneigt zu dieser Ebene verlaufen.

Schließlich weist die Auffangkammer 4 zwei gegenüberliegend angeordnete Entnahmeöffnungen 16, 16' auf, wobei an jeweils einer Entnahmeöffnung 16 oder 16' ein Stutzen 19, 19' ausmündet.

Schließlich besteht ein Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 darin, dass die Zerkleinerungskammer 3 ein Oberteil 20 aufweist, dessen Quer­ schnitt geringfügig kleiner ist als der Querschnitt des Unterteils 21 der Zerklei­ nerungskammer 3. Prinzipiell können das Ober- und Unterteil 20, 21 auch zweiteilig ausgebildet sein. An den aneinander angrenzenden offenen Enden des Oberteils 20 der Zerkleinerungskammer 3 und der Auffangkammer 4 ist die Prallplatte 6 wieder lösbar befestigt, so dass diese bei Bedarf ausgewechselt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Partikel

3

Zerkleinerungskammer

4

Auffangkammer

5

Ringflansch

5

' Ringflansch

6

Prallplatte

7

Durchbruch

8

Rohr

8

' Rohr

9

Boden

10

Öffnung

10

' Öffnung

11

Zuführrohr

11

' Zuführrohr

12

Pfropfen

13

Druckimpulseinheit

13

' Druckimpulseinheit

14

Ventil

14

' Ventil

15

Staubwolke

16

Entnahmeöffnung

16

' Entnahmeöffnung

17

Einfüllstutzen

17

' Einfüllstutzen

18

Zuführstutzen

18

' Zuführstutzen

19

Stutzen

19

' Stutzen

20

Oberteil

21

Unterteil

Claims (26)

1. Verfahren zum Zerkleinern von Partikeln (2), umfassend folgende Ver­ fahrensschritte:

• - Sammeln einer vorgegebenen Menge von Partikeln (2) in wenigstens einem Rohr (8, 8'), wobei die Partikel (2) in dem Rohr (8, 8') einen Pfropfen (12) bilden,
• - Beaufschlagung des Pfropfens (12) mit einem Druckimpuls vorgege­ bener Stärke und Länge, so dass dieser über eine Austrittsöffnung des Rohres (8, 8') gegen eine dem Rohr (8, 8') nachgeordnete und Durchbrüche (7) aufweisende Prallplatte (6) geschossen wird,
• - Sammeln der durch den Rückstoß an der Prallplatte (6) zerkleinerten und die Durchbrüche (7) durchsetzenden Partikel (2) in einer an die Prallplatte (6) anschließenden Auffangkammer (4).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Druckimpulses kleiner ist als die Laufzeit des Pfropfens (12) im Rohr (8, 8').

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Druckimpulses im Bereich zwischen 5 bar und 10 bar liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluggeschwindigkeit des Pfropfens (12) im Bereich zwischen 70 m/s und 100 m/s liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrößen und Korngrößenverteilungen der in der Auffang­ kammer (4) gesammelten zerkleinerten Partikel (2) durch den Durchmes­ ser des Rohres (8, 8'), die Größen der Durchbrüche (7) der Prallplatte (6) und/oder die Größe der Auffangkammer (4) vorgegeben werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Rückstoß an der Prallplatte (6) fein zerkleinerte Partikel (2) die Durch­ brüche (7) der Prallplatte (6) durchsetzen, während gröbere Partikel (2) wieder dem Rohr (8, 8') zugeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrößen der zerkleinerten Partikel (2) im unteren µm Bereich liegen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rohr (8, 8') unterschiedliche Partikel (2) gesammelt werden, welche durch das Zerkleinern an der Prallplatte (6) zu einem homogenen Gemisch vermengt werden.

9. Vorrichtung (1) zum Zerkleinern von Partikeln (2), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, mit we­ nigstens einem Rohr (8, 8') zum Sammeln einer vorgegebenen Menge von Partikeln (2), wobei die Partikel (2) in dem Rohr (8, 8') einen Pfrop­ fen (12) bilden, mit wenigstens einer Druckimpulseinheit (13, 13') zur Erzeugung von Druckimpulsen, wobei durch Beaufschlagung des Pfrop­ fens (12) mit einem Druckimpuls dieser über eine Austrittsöffnung des Rohres (8, 8') gegen eine dem Rohr (8, 8') nachgeordnete und Durchbrü­ che (7) aufweisende Prallplatte (6) geschossen wird, sowie mit einer an die Prallplatte (6) anschließenden Auffangkammer (4), in welcher die durch den Rückstoß an der Prallplatte (6) zerkleinerten und die Durch­ brüche (7) durchsetzenden Partikel (2) gesammelt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt des Rohres (8, 8') im Innern einer Zerkleinerungskammer (3) angeordnet ist, auf deren offene Oberseite die Prallplatte (6) an­ schließt, auf welcher die Auffangkammer (4) aufsitzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf­ fangkammer (4) und die Zerkleinerungskammer (3) jeweils einen hohl­ zylindrischen Aufbau aufweisen, wobei die Hohlzylinder gleiche Durch­ messer aufweisen und koaxial angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf­ fangkammer (4) und die Zerkleinerungskammer (3) an ihren zugewand­ ten offenen Enden jeweils einen Ringflansch (5, 5') aufweisen, wobei die Prallplatte (6) zwischen den Ringflanschen (5, 5') gelagert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ringflanschen (5, 5') unterschiedliche Prallplatten (6) mit verschie­ denen Durchbrüchen (7) anbringbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durch­ brüche (7) in Form von eckigen oder runden Bohrungen und/oder in Form von Ringspalten ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen im Innern der Auffangkammer (4) einstellbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 S. dadurch gekennzeichnet, dass zur Ein­ stellung des Volumens der Auffangkammer (4) wenigstens ein Wellkom­ pensator, eine Stopfbuchse oder eine Schiebemuffe vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangkammer (4) wenigstens eine Entnahmeöffnung (16, 16') zur Entnahme der zerkleinerten Partikel (2) aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-17, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (8, 8') in Richtung der vertikal verlaufenden Längsachse der Zerkleinerungskammer (3) verläuft, wobei die Austrittsöffnung am oberen Ende des Rohres (8, 8') in vorgegebenem Abstand der Prallplatte (6) gegenüberliegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallel verlaufende Rohre (8, 8') vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-19, dadurch gekennzeichnet, dass in das oder in jedes Rohr (8, 8') zur Bildung des Pfropfens (12) in vorgegebenem Abstand zur Austrittsöffnung eine vorgegebene Menge von Partikeln (2) einbringbar ist, und dass unterhalb des Bereiches des Rohres (8, 8') zur Aufnahme des Pfropfens (12) ein Anschluss für die oder eine Druckimpulseinheit (13, 13') vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckimpulseinheit (13, 13') ein Ventil (14, 14') aufweist, über welches der Pfropfen (12) mit unter Druck stehendem Gas beaufschlagbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas von Luft, einem Inertgas, Kryogengas oder Heißgas gebildet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas gekühlt ist, und/oder dass die Wand der Zerkleinerungskammer (3) mit einem Kühlmantel ummantelt ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20-23, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Rohres (8, 8') zur Aufnahme des Pfropfens (12) in dem unteren, über die Unterseite der Zerkleinerungskammer (3) hervor­ stehenden Teil des Rohres (8, 8') liegt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Zerkleinerungskammer (3) wenigstens ein Zuführrohr (11, 11') ausmündet, welches in den über die Zerkleinerungskammer (3) hervorstehenden unteren Teil des Rohres (8, 8') einmündet, so dass zur Bil­ dung des Pfropfens (12) Partikel (2) aus der Zerkleinerungskammer (3) über das Zuführrohr (11, 11') dem Rohr (8, 8') zuführbar sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Seitenwand der Zerkleinerungskammer (3) Öffnungen (10, 10') zur Be­ füllung deren Innenraumes mit unzerkleinerten Partikeln (2) vorgesehen sind.