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Mahlvorrichtung mit zylindrischem Mahlraum und sich radial erstreckenden,
umlaufenden Mahlkammern Für zahlreiche Vorgänge der Verfahrenstechnik ist es notwendig,
die aus natürlichem Vorkommen oder aus technischen Prozessen stammenden Stoffe zu
zerkleinern. Nach einer gängigen Einteilung werden die Zerkleinerungsapparaturen
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
Drückkräften, Abscherungskräften, Reibungskräften, Schlagkräften und Prallkräften.
In den gängigen Zerkleinerungsmaschinen sind in der Regel zwei der genannten Kräfte
gepaart. Eine Ausnahme bilden der Backenbrecher, bei dem praktisch nur Druckkräfte
zur Anwendung kommen und die sogenannten Mahlgänge, bei denen Druck, Abscherung
und Reibung zusammenwirken.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, plötzliche Druckentlastung,
z. B. durch Entspannung hochkomprimierter Gase, für Mahlz.wecke auszunutzen.
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Ferner ist eine Mahlvorrichtung bekanntgeworden, deren auf einer zentralen
Welle angeordneten Mahlarme in einem zylindrischen Mahlraum radiale, nach außen
sich erstreckende, teils konvexe, teils konkave Mahlkammern bilden. Der Mahlraum
weist dabei glatte Wände auf, die nicht durchlocht sind. Die Mahlgutzuführung und
die Mahlgutabführung erfolgt bei dieser Mahlvorrichtung durch die hohle, zentrale
Welle.
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Außerdem sind Mahlvorrichtungen mit achsparallel gewelltem Stator
bekannt. Die Wellungen sind dabei mit einem nicht gewellten Sieb bedeckt.
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Alle diese Vorschläge sind nicht bis zur Praxisreife gediehen.
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Die Erfindung geht von folgenden Erkenntnissen aus: Bei allen Mahlvorrichtungen
ist der Zerkleinerungsgrad, der durch das Verhältnis des gröbsten Kornes der Aufgabe
zum gröbsten Korn des zerkleinerten Gutes definiert ist, eine wichtige Kenngröße.
Diesem Zerkleinerungsgrad sind, je nach dem Vorrichtungstyp und den bei dem
Vorrichtungstyp zur Anwendung kommenden Kräften, bestimmte Grenzen gesetzt. Es ist
daher erstrebenswert, bei der Zerkleinerung auf sehr hohe Zerkleinerungsgrade möglichst
alle bekannten physikalischen Einwirkungen auf das Mahlgut gemeinsam anzuwenden.
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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, gelochten, kurvenfönnigen und radial
nach außen sich erstreckenden Mahlkammerwänden gebildet sind. Bei einer solchen
Mahlvorrichtung werden nach der Lehre der Erfindung die Mahlkammerwände paarweise
abwechselnd nebeneinander bikonvex und bikonkav ausgebildet, so daß sie in Umfangsrichtung
abwechselnd bikonvex und bikonkav radial nach außen offene Mahlräume umgrenzen.
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Bei Inbetriebnahme einer erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung werden
auf das Mahlgut grundsätzlich alle bekannten physikalischen Zerkleinerungskräfte
fortlaufend ausgeübt. Man erhält hohe Zerkleinerungsgrade auf Mahlgut fast aller
Strukturbereich von hartem Mahlgut bis zu weichem.
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Die Figuren zeigen ein Beispiel der Verwirklichung des Erfindungsgedankens.
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F i g. 1 zeigt die Seitenansicht der Mahlapparatur bei abgenommenem
äußerem seitlichem Schutzblech; F i g. 2 ze#igt einen Schnitt durch die F
i g. 1 längs der Linie A-B; F i g. 3 zeigt eine Mahlapparatur mit
seitlicher Aufgabe; F i g. 4 zeigt einen Teil einer konvexen Mahlkammer mit
am äußeren Ende angeordneten Leitkörpern für die Mahlluft; F i g. 5 bis 12
zeigen einen derartigen Leitkörper in verschiedenen Ansichten, fortschreitend jeweils
um
90' gedreht mit den dazugehörigen Seitenansichten; F i g. 13 zeigt
die Anordnung der Lochungen in den Begrenzungswänden der Mahlkammern; F i
g. 14 zeigt die Anordnung der Lochungen an der wellenförmigen Begrenzung
des Mahlraumes. Die Apparatur besteht im Prinzip - wie in F i g. 1
dargestellt
- aus auf einer Welle 1 mit durch einen Befestigungsring 2 mittels
Festhalter 3 angebrachten Leit-, Misch- und Mahlarmen. Die Mahlarme 4 und
5 sind paarweise auf der Welle 1 so zusammengestellt, daß zwischen
je zwei Armpaaren 4, 5, deren konvexe Krümmung einen flaschenförmigen
bikonvexen Hohlraum einschließt, die innere Mahlkammer 6 sich befindet und
daß zwischen zwei Armpaaren, die benachbarten bikonvexen Mahlkammern zugeordnet
sind, sich eine bikonkav begrenzte Mahlkammer 7 befindet.
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Die Mahlarme 4, 5 sind - wie in F i g. 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 Verstärkung 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 ungeradzahlig. Alle
Mahlarmpaare 4, 5 werden durch Halteringe 13 am äußeren seitlichen
Umfang der Mahlarme gehalten.
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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 umgeben. Die Wellungen erstrecken sich achsparallel zur Welle 1. Die dem
inneren Mahlraum zugekehrten Wellen 15 des Stators 14 sind gelocht ausgeführt.
Die Lochungen der Wellen 15 des Stators 14 haben - wie die F i
g. 14 zeigt - Öffnun-Ole , ii, die um eine Zentrallochung
16 angeordnet sind. Die Zentrallochung 16 ist schlitzförmig ausgebildet.
Die größere Achse 17 dieser Lochung verläuft in Drehrichtung des Rotors.
Die gleichfalls schIitzförmig ausgebildeten zugeordneten Lochungen 18,
18a,
19, 19a liegen mit ihrer Längsachse20 in einem Winkel von etwa
90 Grad zur Achse 17.
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Zum Zweck der Herbeiführung spezieller Luftwirbelbündel, welche düsenförmig
geführt, den genannten Mahlwirkungen auch noch eine Luftwirbelstrahl-Mahlwirkung
zuordnen, dienen - wie in F i g. 5 bis 12 dargestellt - die
Luftleitkörper 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 konvexen Mahlkammer 6
herbeizuführen, werden Leitkörper
21 nahe den Verstärkungen der Mahlarme 12 in den konkaven Mahlraum ragend angebracht
und Leitkörper 21 a in etwa gleichem Abstand von der Welle 1 im konvexen
Mahlraum befestigt. Die Leitkörper 21 und 21a weisen eine außerordentliche Variantenmöglichkeit
auf.
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Es ist möglich, wie in F i g. 5 und 6 dargestellt, das
Luft-Mahlgut-Gemisch, wenn die Zwischenräume 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
schleudern. Dort wird es vornehmlich Prall- und Scherwirkungen ausgesetzt.
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Wird der gleiche Leitkörper 21 nach F i g. 7 und
8
angeordnet, so ergibt sich eine typische Kanten-Wirbelwirkung, welche das
stark schleißende Feinstmahlgut zum Inneren der Mahlkammern ableitet und von den
Verstärkungen 12, die dem Hauptverschleiß unterworfen sind, fernhält.
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Wird die Anordnung nach F i g. 9 und 10 gewählt, so
ergibt sich eine zentrale Strahlrichtung, die auf die Mitte der Verstärkungen 12
gerichtet ist und eine sehr konzentrierte Prallwirkung auf begrenztem Raum hervorruft.
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Bei Anordnung der Leitkörper nach Fig. 11
und 12 zerteilen sich
die nach außen gerichteten Mahlströme in zahlreiche kleine einzelne Luftwirbel-Mahlstrahle
und bewirken eine extreme Mahlfeinheit. Die Leitkörper 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 öffnung in radialer Richtung
mehr vorhanden ist. Die Seitenformen der Mahlkörper 21, 21 a können auch dergestalt
Verwendung finden, daß gegenüberliegende Seiten oder mehrere Seiten nach einer der
gekennzeichneten Raumformen ausgebildet sind.
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Die Mahlwirkungen innerhalb dieser Apparatur sind außerordentlich
vielfältig. Das in den Mahlraum eingeführte Mahlgut gelangt in begrenzte Mahlkammern
hoher Turbulenz, die teilweise auf direktem Wege durch den Zusammenprall der Mahlgutteilchen
mit den Mahlgutarmen und deren Lochun en C 9
den Mahlvorgang einleiten und
die teilweise, sobald die Mahlgutteilchen 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 bezeichnet
wird. Weiter tragen die Luftleitkörper21,21a schließlich dazu bei, daß im Schwebezustand
befindliches Mahlgut düsenmäßig oder bündelmäßig auf die feststehenden Flächen des
Rotors prallt. Mahlgut, das weder durch den Zusammenprall mit den Mahlarmen noch
durch die Schneidwirkungen der Lochungen in den Mahlarmen 4, 5 erfaßt werden
kann, wird durch die Rotationskräfte nach außen geworfen und dabei Scher-und Prallwirkungen
unterworfen, die sich durch das Vorbeistreichen der Verstärkungen 12 an den Wellentälern
15 der peripheren Mahlkammerwand und deren eigenartiger Lochung von selbst
ergeben. Erst Mahlgut, dessen größter Durchmesser kleiner als die kleinste Erstreckung
der Lochungen in den Wellentälern 15 ist, passiert den Stator und fällt,
der Schwerkraft und den nach unten gerichteten Luftwirbeln folgend, als Fertiggut
aus.
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Die Apparatur kann vom Umfang her gespeist werden in Richtung
C der F i g. 1. Sie kann aber auch seitlich beschickt werden, wie
in F i g. 3 in Richtung D angegeben. Erfolgt die Aufgabe nach F i
g. 1, so können die Mahlkammern seitlich durch mitrotierende Wände abgeschlossen
sein.
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Die Apparatur vereinigt in dem Mahlrau-iii, unterteilt in konvexe
und konkave, sich radial nach außen erstreckende Mahlkaminern, prcktisch alle bekannten
physikalischen
Mahlwirkungen in sich, als da sind Druckkräfte, Scherkräfte, Reibungskräfte (autogene
Mahlung), Schlagkräfte, Wurfkräfte, Luftstrahl- und Luftwirbel-Wechselkräfte. Sie
ist in ihrer Mahlleistung durch einen hohen Zerkleinerungsgrad und hinsichtlich
der zu mahlenden Stoffe durch einen breiten Anwendungsbereich gekennzeichnet.