-
Die Erfindung betrifft einen Desintegrator zum Zerkleinern von hartem,
zum Anbacken neigendem Material, inbesondere von Sand, Eisenerz, Gemischen, die
diese Materialien enthalten, od. dgl., mit zwei gegensinnig umlaufenden Rotoren,
die konzentrisch in Kranzform angeordnete, als Schlagwerkzeuge dienende Schaufeln
tragen, wobei der Materialfluß von innen nach außen erfolgt und die Schaufeln eine
bestimmte Neigung zur Umfangsrichtung haben.
-
Es sind Desintegratoren bekannt, deren Schlagwerkzeuge aus zylindrischen
Stäben, Blechen oder Zapfen mit unterschiedlichen Querschnitten bestehen, die in
konzentrischen Reihen angeordnet sind. Wegen der erheblichen Abnutzung der Schlagwerkzeuge
können diese Desintegratoren jedoch nur weiche oder mittelharte Materialien behandeln.
Werden sie dennoch zur Behandlung harter Materialien, z. B. Sand oder sandhaltiger
Gemische für die Herstellung von Baustoffen oder granulierten Erzen herangezogen,
so ist eine häufige Wartung unbedingt erforderlich, da ihre Schlagwerkzeuge schon
nach wenigen Einsatzstunden repariert oder ersetzt werden müssen, wobei zugleich
ihre zerkleinernde Wirkung während des Betriebes nachläßt, wodurch praktische und
wirtschaftliche Nachteile entstehen. Nachteilig ist darüber hinaus, daß infolge
des Abriebs der Schlagwerkzeuge die zu zerkleinernden Materialien durch die Abri6bsteilchen
verunreinigt werden, was für einige spezielle Zwecke außerordentlich nachteilig
ist.
-
Es ist insbesondere ein Desintegrator der eingangs beschriebenen Art
bekanntgeworden, dessen erster Rotor drei konzentrische Schaufelkränze mit jeweils
unterschiedlicher Neigung der Schaufeln zur Umfangsrichtung und dessen zweiter Rotor
zwei zwischen den Schaufelkränzen des ersten Rotors verlaufende Schaufelkränze mit
jeweils gleicher Neigung der Schaufeln trägt. Unter der Voraussetzung, daß der zweite
Rotor entgegen der Drehrichtung des ersten Rotors umläuft, weisen dessen Schaufeln
einen Anstellwinkel entgegen seiner Drehrichtung auf. Auf , dem ersten Rotor sind
die Schaufeln des äußeren Schaufelkranzes in Drehrichtung, diejenigen des inneren
Schaufelkranzes entgegen der Drehrichtung geneigt, während die Schaufeln des mittleren
Kranzes genau in radialer Richtung verlaufen. Die Anordnung der einzelnen Schaufeln
soll hierbei bewirken, daß das zu bearbeitende Material möglichst lange innerhalb
der Schaufelgrenze gehalten wird. Der Verschleiß der Schaufeln dieses Desintegrators
ist verhältnismäßig groß, so daß er wirtschaftlich nur zum Mahlen und Vermischen
verhältnismäßig weicher Materialien, wie Farbstoffe, Chemikalien od. ä., eingesetzt
werden kann.
-
Weiterhin ist ein Desintegrator anderer Gattung bekanntgeworden, der
zum Waschen von Gasen mittels Flüssigkeiten dient. Zum Schutz gegen den chemischen
Abgriff der Gase und Flüssigkeiten sind-hierbei die Schaufeln vollständig mit einer
permanenten Schutzschicht aus Aluimnium oder Kunststoff umhüllt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es nun, gegenüber dem Stand der Technik
einen Desintegrator zu schaffen, dessen als Schaufeln ausgebildete Schlagwerkzeuge
erheblich größere Standzeiten besitzen, so daß sich die Zerkleinerung harter Materialien
mit größerer Wirtschaftlichkeit durchführen läßt. Die Lösung der Aufgabe besteht
bei einem Desintegrator der genannten Gattung darin, daß sämtliche Schaufeln jeweils
in Drehrichtung nach vorn und nach außen geneigt - sind, wobei der Neigungswinkel
zwischen der Umfangsrichtung und der Schaufelsehne, gemessen an der Schaufeleintrittskante,
zwischen 20 und 30° liegt.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich während der
Bearbeitung auf den Arbeitsflächen der Schaufeln von selbst eine Schutzschicht bildet,
die aus dem zu zerkleinernden Material besteht. Überraschenderweise wurde in Versuchen,
die nachstehend erläutert sind, gefunden, daß die Stärke und Konsistenz dieser Schutzschicht
von der Anordnung, insbesondere vorn Anstellwinkel der Schaufel abhängig ist. Die
besten Ergebnisse wurden dabei bei einem Anstellwinkel zwischen 20 und 30° erzielt,
wie auch aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich ist.
-
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schaufeln wird also die Bildung
einer Schutzschicht unterstützt, so daß die Standzeiten der Schaufeln beträchtlich
erhöht werden. Wird beispielsweise in einem erfindungsgemäßen Desintegrator eine
feuchte Mischung aus Sand und Kalk behandelt, so ist nun eine ununterbrochene Einsatzzeit
des Desintegrators, die nicht unter 8 Stunden liegt, möglich, ohne daß eine Reparatur
oder ein Austausch einzelner Schaufeln erforderlich ist.
-
Wie aus der nachstehenden Tabelle weiterhin ersichtlich ist, führt
die Erfindung auch zu einer Optimierung der Zerkleinerungswirkung. Während der gesamten
Bearbeitungszeit wird eine wirksame und vor allem gleichförmige Zerkleinerung erzielt.
Weiterhin ermöglicht die Erfindung eine Verringerung der Schaufelzahl. Bei gleicher
Zerkleinerungsleistung wird demnach das Gewicht der Schaufelkränze und damit des
Desintegrators herabgesetzt, wodurch sich neben der Verringerung des Gesamtgewichtes
zugleich der Vorteil ergibt, daß der Bedarf an Antriebsleistung der beiden Rotoren
verringert ist. Es besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Schaufeln um 180° zu
drehen und beide Oberflächen der Schaufeln zu verwenden, so daß der Einsatz eines
erfindungsgemäßen Desintegrators noch wirtschaftlicher wird.
-
Mitunter kann es bei einem erfindungsgemäßen Desintegrator von Vorteil
sein, wenn der Neigungswinkel zwischen Schaufelsehne und Umfangsrichtung zwischen
24 und 26° liegt. Die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln können durch
Schneideinsätze aus hartem, abriebfestem Material verstärkt sein, wobei die Schneideinsätze
vorzugsweise über die Wirkfläche der Schaufeln etwas vorstehen. Auf diese Weise
wird die Bildung einer Schutzschicht auf der Angriffsfläche erleichtert.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schaufeln
derart ausgebildet, daß deren Wirkflächen konkav sind. Auch dadurch wird die Bildung
und Beibehaltung der Schutzschicht erleichtert.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Zeichnungen
näher erläutert werden. Zur Bezeichnung gleicher oder gleichartiger Teile sind hierin
gleiche Bezugszeichen verwendet.
-
F i g. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt in Richtung der Drehachse
eines Desintegrators gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; F i g.
2 zeigt schematisch einen Querschnitt der F i g. 1 entlang der Linie 2-2; F i g.
3 bis 7 zeigen schematische Schnitte quer zur Drehachse von Schaufeln nach der Erfindung;
F i g. 8 zeigt schematisch einen Querschnitt einer
Schaufel, die
in angewinkelter Stellung in einer ringförmigen Schaufelreihe angeordnet ist; F
i g. 9 zeigt schematisch einen Teil eines Schaufelkranzes.
-
In den Zeichungen wird gezeigt, daß der erfindungsgemäße Desintegrator
aus vier konzentrisch angeordneten Reihen oder Kränzen von Schaufeln mit im wesentlichen
rechteckiger Form besteht (F i g. 1). Die Schaufeln einer jeden Reihe sind an ihren
Enden mittels Schrauben, die in den Zeichnungen oft der Einfachheit halber weggelassen
sind, an einem Paar konzentrisch und parallel angeordneter Ringe 3, 3' befestigt.
-
Die Schaufeln der innersten Reihe haben ein Ende an einem Ring 3'
und das andere Ende an einer Scheibe der Nabe 4 befestigt. Speichen 5 verbinden
radial zwei alternierende Tragringe für die Schaufeln. Die Verbindung mit den Ringen
3' erfolgt durch Schrauben über Abstandsstücke 6. Ein Ansatz in Form einer
ringförmigen Scheibe 7 befindet sich an der Nabe 4.
-
Die Nabe 4, die Speichen 5, die entsprechenden konzentrischen
Reihen von Schaufeln und alle anderen Teile, die miteinander montiert sind, bilden
den inneren Rotor der Zerkleinerungsmaschine.
-
Eine Nabe 10, eine Ringscheibe 9, Speichen
8,
Schaufeln 1 und Ringscheiben 3, die zu einer Einheit montiert sind, bilden
den äußeren Rotor des Desintegrators. Die Naben 4 und 10 sitzen auf
zwei axial fluchtenden Wellen.
-
Alle Tragringe 3, 3' beider Rotoren liegen in gleichen Ebenen
senkrecht zur Drehachse beider Rotoren und liegen außerdem in gleicher Ebene wie
Ring 3' und Nabe 4 des innersten Schaufelkranzes. Durch eine derartige Anordnung
wird das durch eine - in der Zeichnung nicht gezeigte - Rutsche zugeführte Material
durch den fortwährenden Aufprall auf die Schaufeln zwischen Nabe 4 und der
innersten Schaufelreihe 1 nach außen getrieben, ohne daß sie zwischen den
Ringen 3 und 3' durchfallen, die einen sehr geringen Ringspalt 31 haben.
-
Eine solche Anordnung der Ringe 3 und 3' bewirkt eine homogene Behandlung
des gesamten in den Desintegrator eingeführten Materials.
-
Die Schaufeln 1 sind entlang ihres konzentrischen Umfanges
(F i g. 2) mit der wirksamen Fläche im Winkel zur Drehbewegung so angeordnet, daß
sie einen Winkel mit der Ebene 11 (F i g. 8) senkrecht zu der Radialebene
20 bilden, die die der Drehachse am nächsten liegende Ecke 21 der
Schaufel 1 enthält. Dadurch wird eine wirksame und gleichmäßige Zerkleinerung
bewirkt und während des Zerkleinerungsvorganges die Bildung und Beibehaltung einer
Schutzschicht ermöglicht, die aus den behandelten Stoffen besteht.
-
Durch die Bildung dieser Schicht entstehen die Prallwirkungen hauptsächlich
auf der Oberfläche der gebildeten Schicht, so daß die Abnutzung der Schaufeln stark
verringert wird. Es wurde gefunden, daß zur Erzielung der vorstehend angeführten
wirksamen und gleichmäßigen Zerkleinerungswirkung der Winkel zwischen 20 und 30°
gehalten werden muß.
-
F i g. 3 zeigt einen Schnitt einer Schaufel 1 mit rechteckigem
Querschnitt und mit einer flachen wirksamen Fläche 13 gemäß einer besonderen
Ausführungsform der Erfindung.
-
Die F i g. 4, 5, 6 und 7 zeigen einige andere Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Schaufeln. Die wirksame Fläche 13 der Schaufeln
1 kann in ihrem äußeren Bereich 15 (F i g. 8) durch ein parallel zur
Drehachse sich erstreckendes Element 14 verstärkt werden, das vorzugsweise
aus einem harten Material, beispielsweise Titancarbid, Stahllegierungen und andere
abriebfeste Materialien, bestehen. Dieses Element überdeckt in Längsrichtung die
gesamte Schaufellänge und stellt entweder vollständig (F i g. 4 und 5) oder teilweise
(F i g. 6) die äußere Kante 17
dar (F i g. 8). Der innere Bereich
16 und die Kante 18
(F i g. 8) der Schaufel 1 kann durch ein
ähnliches Verstärkungselement 19 aus hartem Material verstärkt (F i g. 5
und 6) oder nicht verstärkt (F i g. 4) sein.
-
Wie in den Figuren gezeigt wird, ragt das Verstärkungselement vorzugsweise
über die wirksame Fläche 13 der Schaufel heraus, so daß eine leichtere und beständigere
Ausbildung der @ Schutzschicht infolge der einwärts gebogenen Fläche 13 möglich
ist. Diese besondere Ausführungsform hat den weiteren Vorteil einer konstanten Zerkleinerungsgenauigkeit.
Die Verstärkungen 14 und 19 haben vorzugsweise ausgekehlte Längsränder,
was in den angeführten Figuren zu sehen ist.
-
Die Oberflächen der Verstärkungen 14 und 19
können jedoch
auch in gleicher Ebene wie die Oberfläche 13 liegen und keine ausgekehlten
Ränder haben.
-
F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaufel, die so
ausgebildet ist, daß die wirksame Fläche 13 im wesentlichen konkav ist und
die Längskanten vorzugsweise abgerundet sind. Im Falle von Schaufeln mit einer im
wesentlichen konkav ausgebildeten wirksamen Fläche 13 muß die ideale Fläche,
die die Längskanten einer Schaufel verbindet, als die wirksame Fläche verstanden
werden, mit Bezug auf auf welche der Winkel a berechnet wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (F i g. 9) ist
die Schrägabmessung der Schaufeln so beschaffen, daß die Endpunkte ihrer Schnitte
entlang den Ebenen, die die Tragringe 3, 3' enthalten und senkrecht zur Drehachse
des Rotors liegen, im wesentlichen an den Umrißlinien liegen, die die Tragringe
im Zerkleinerer nach innen und außen begrenzen. Dadurch wird mit dem gleichen Zerkleinerungseffekt
die Gesamtzahl der erforderlichen Schlagwerkzeuge herabgesetzt und eine weitere
Verminderung des Abriebs, dem der Desintegrator unterliegt, erzielt.
-
Tatsächlich wurde gefunden, daß die Abnutzung, dem die Metallteile
des Desintegrators unterliegen, so weit es die Schaufeln betrifft, im wesentlichen
an den inneren und äußeren Rändern derselben stattfindet.
-
Diese bedeutende Beobachtung führte zu der Feststellung, daß die Abnutzung
der Schaufeln im wesentlichen nur von ihrer Anzahl, nicht von ihrer Schrägabmessung
in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Einsatzes abhängt.
-
In F i g. 9 ist eine Schaufel 1 gezeigt, deren Schrägabmessung
gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen der Breite
eines Tragringes 3 (oder 3') in Richtung des Winkels a des Messers entspricht, d.
h., die Endpunkte 21
und 22 der Eckbereiche bzw. die Punkte der höchsten
Gesamtabmessung der Schaufel liegen, wie die Figur zeigt, auf den beiden Umfangslinien
23 und 24, die den Tragring 3 in bezug auf die Drehachse
0 nach
außen und nach innen begrenzen. In derselben F i g.
9 wird ein Schnitt 1' der Schaufel durch eine gestrichelte Linie angedeutet, die
eine Schaufel gemäß der Erfindung darstellt, die jedoch eine geringere Schrägabmessung
als die Breite des Tragringes 3 in Richtung des Winkels ä der Schaufel aufweist.
-
Es wird darauf hingewiesen, daß bei den beiden Ausführungsformen der
Erfindung in F i g. 9 entsprechende oder gleichwertige Teile durch die gleichen
Ziffern mit und ohne Beistrich bezeichnet sind.
-
Die bessere Wirksamkeit der als bevorzugt bezeichneten Ausführungsform
wird eindeutig durch die nachfolgende Tabelle 1 gezeigt, in der Ergebnisse charakteristischer
Versuche aufgezeichnet sind.
-
Für die Durchführung dieser Versuche wurde ein Desintegrator der in
F i g.1 und 2 gezeigten Art verwendet und zwei aufeinanderfolgenden Versuchsreihen
unterworfen, einmal mit Schaufeln nach der Ausführungsform 1' (F i g. 9), die mit
unterschiedlicher Winkelöffnung, wie in der nachfolgenden Tabelle angegeben, angeordnet
waren, und ein anderes Mal mit Schaufeln nach der bevorzugten Ausführungsform 1
(F i g. 1) bei den gleichen unterschiedlichen Winkelöffnungen.
-
Insbesondere hatte der Desintegrator zwei sich in entgegengesetzter
Richtung drehende Rotoren, von denen einer aus einer Nabe und zwei Paar Ringen oder
ringförmigen Lagern bestand, während der andere aus einer Nabe und einem einzelnen
Paar Ringen bestand, das sich zwischen den beiden zuerst angeführten Paaren in entgegengesetzter
Richtung drehte.
| Die Anordnung hatte die folgenden Ausmaße: |
| Radius der Naben . . . . . . . . . . . . . . . 89 mm |
| Erster Ringspalt . . . . . . . . . . . . . . . . 4 mm |
| Breite des ersten Ringpaares ...... 40 mm |
| Zweiter Ringspalt . . . . . . . . . . . . . . 4 mm |
| Breite des zweiten Ringpaares .. .. 50 mm |
| Dritter Ringspalt . . . . . . . . . . . . . . . . 4 mm |
| Breite des dritten Ringpaares ..... 46 mm |
Der axiale Zwischenraum zwischen den sich parallel gegenüberstehenden Flächen der
beiden Ringe oder Lager, die ein Paar bilden, betrug 55 mm, wobei die Ebenen dieser
Ringe senkrecht zur Drehachse angeordnet waren.
-
Die ringförmigen Lager waren alternierend und radial untereinander
und mit der Nabe eines jeden Rotors durch Speichen verbunden, wie schematisch in
den F i g. 1 und 2 gezeigt wurde.
-
Die erste Versuchsreihe wurde mit 44 Schaufeln durchgeführt, die auf
den drei Ringpaaren, beginnend vom inneren zum äußeren Paar, wie folgt verteilt
waren: zehn auf dem ersten Paar, 16 auf dem zweiten Paar, 18 auf dem dritten Paar.
-
Die zweite Versuchsreihe wurde mit der halben Anzahl von Schaufeln,
d. h. mit 22 Schaufeln, durchgeführt, die in gleicher Ordnung wie folgt auf die
Ringpaare verteilt waren: fünf auf dem ersten Paar, acht auf dem zweiten Paar, neun
auf dem dritten Paar. Die Schnittlänge der aktiven Fläche 15' einer jeden Schaufel
war für die erste Versuchsreihe gleich und entsprach der maximal möglichen Länge
entsprechend der Erfindung unter einem Winkel von 55°, wie oben angegeben wurde.
Im Gegensatz dazu war die Schnittlänge der aktiven Fläche 15 einer jeden Schaufel
bei der zweiten Versuchsreihe je nach der Winkelöffnung unterschiedlich und entsprach
gemäß der Erfindung der für jede Winkelöffnung maximal möglichen Länge.
-
Andere Bedingungen und Versuchsdaten können wie folgt zusammengefaßt
werden: a) Sand: 95% SiO2, auf konstantes Gewicht getrocknet.
| b) Gemisch: Sand und Kalk. Hydratisierter Kalk |
| mit CaO-Wirkung von 65 % wurde verwendet. |
| Sandgehalt . . . . . . . . . . . 84 Gewichtsprozent, |
| Kalkgehalt . . . . . . . . . . . 16 Gewichtsprozent, |
| Feuchtigkeit |
| des Gemisches ..... 711/o. |
| c) Stündliche Kapazität: 325 kg/Stunde. |
Bei allen Versuchen wurde nur Sand behandelt, der Punkt a) entsprach und der nach
Zerkleinerung zur Herstellung von Baumaterial entsprechend gemischt werden mußte.
Nur bei den Versuchen, die dazu dienten, die Konsistenz der gebildeten Schutz-Schicht
zu ermitteln, wurde ausnahmsweise ein Sand-Kalk-Gemisch verwendet, welches die unter
Punkt b) angegebenen Kennzeichen hatte.
-
Tabelle 1 vergleicht bei diesen beiden Versuchsreihen besonders die
Werte der erreichten absoluten spezifischen Oberflächen (in cm2/g) und der einheitlichen
Konsistenz pro Kubikzentimeter der Gesamtmesserffäche, der Stärke der gebildeten
Schutzschicht (g/cm2) als Funktion der Schaufelwinkelstellung gemäß der vorstehenden
Beschreibung und der Gesamtzahl der Schaufeln, mit denen der Desintegrator bei jedem
Versuch versehen war.
-
Aus der nachfolgenden Tabelle ist klar ersichtlich, daß die erhaltene
spezifische Oberfläche bei sonst gleichen Werten von der Schaufelwinkelöffnung abhängt.
Es ist auch ersichtlich, daß die Werte der erhaltenen spezifischen Oberflächen für
einen Schaufelwinkel zwischen 20 und 30° besonders gut sind.
| Erhaltene spezifische , Gesamtzahl der Schaufeln Schutzschicht |
| Schaufel- Oberfläche in cm2/g _ = |
| winkel Schaufel- ! Schaufel- Stellung Stellung äfcm2 der Gesamtschaufel-
g/cm2 der Gesamtschaufel- |
| stellung 1' f Stellung 1 1' [ 1 fläche in der Stellung 1' I
fläche in der Stellung 1 |
| 55° 480 411 44 22 0,944-10-2 0,845-10-2 |
| 40° 575 444 44 "2 0,977-10-2 1,405.10-2 |
| 26° 675 506 44 22 1,512 - 1.0-2 1,923-10-2 |
| 20° 744 647 44 22 2,005-10-2 2,515-10-2 |
| 15° 470 379 44 , 22 1,699-10-2 2,380-10-2 |
Es kann außerdem festgestellt werden, daß die mit den Schaufeln vom Typ 1 erzielten
spezifischen Oberflächen vergleichbar mit denjenigen waren, die bei den Vergleichsversuchen
mit der doppelten Anzahl der verwendeten Schaufeln vom Typ 1' erreicht wurden.
Tatsächlich
war die während der Versuche unter Verwendung der Schaufeln vom Typ 1 gebildete
Schutzschicht fester und daher wirksamer als die in den Vergleichsversuchen erhaltene
entsprechende Schicht. Zusammengefaßt kann man sagen, daß eine solche Schaufel mit
bevorzugten Abmessungen, mit der man vergleichbare spezifische Oberflächen erhält,
die Herabsetzung der Gesamtzahl der Schaufeln und dadurch auch die Abnutzungseffekte
vermindert. Diese Abnutzung wird ferner durch den besseren Schutz vermindert, der
durch die Schutzschicht gewährleistet wird, wozu noch die klaren Vorteile einer
baulichen Vereinfachung und einer höheren mechanischen Wirksamkeit hinzugezählt
werden müssen.