DE19709345A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung von Schüttgütern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zerkleinerung von Schütt­ gütern, insbesondere von Getreide, welche in der Mischfutterindustrie und in der Mülle­ rei verwendet werden.

Es ist eine große Anzahl von Vermahlungsvorrichtungen bekannt, bei welcher in einem Gehäuse ein Rotor mit Schlagorganen, der am ganzen Umfang oder nur teil­ weise mit einem Sieb umgeben ist, angeordnet ist. In diesen Vorrichtungen wird das Material in eine Arbeitszone zugeführt, d. h. eine Zone zwischen den Schlagorganen und der inneren Fläche einer Kammer (Sieb, Prallplatte), welche den Rotor um­ schließt und dorthin zerkleinert. Da die Schlagorgane sich direkt in der Schicht des zerkleinerten Materials bewegen, wird die Vermahlung von dem Reibprinzip dominiert, was sich im Endeffekt in der Überzerkleinerung der Teilchen, in zu hohem Energiever­ brauch und in intensiver Abnutzung der Schlagorgane und des Rotors äußert.

Eine Vorrichtung der oben genannten Art ist aus der DE 12 50 721 bekannt. Diese of­ fenbart eine Schlägermühle, bei welcher umlaufende Schlagelemente mit in einem Siebkorb zwischen Siebblechen angeordneten Reib bzw. Prallbacken zusammenwir­ ken. Ein insbesondere hoher Energieverbrauch entsteht bei Anwendung der Ausfüh­ rungsform laut Fig. 4 mit einem zweiarmigen Schlagkreuz und drei Reibbacken.

In der GB 1 411 085 ist eine Schlagmühle offenbart, bei welcher durch besondere ko­ nische Ausbildung des Rotorendes die Strömung des in die Vermahlungskammer der Mühle gelangten Materials beeinflußt wird. Damit kann die übermäßige Abnutzung des Rotors vermindert werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Verminderung der Energieaufnahme bei der Vermahlung, in der Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Körnung des Fertigproduktes und in der Erhöhung der Lebensdauer der Arbeitsorgane sowie des Siebes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Gehäuse mit Einlauf- und Auslaufstut­ zen, ein Schlägerrotor und ein Sieb mit mehreren Ablenkelementen, welche den Schlä­ gerrotor umgeben, auf. Die Ablenkplatten am Umfang des Siebes sind im gleichen oder variierenden Abstand zu den Schlägern angeordnet. Die Ablenkelemente haben glatte Oberfläche mit einer Neigung von 20 bis 80 Grad zum Radius und bilden gegenüber dem Rotor einen Abstand, dessen Minimalbreite nicht größer ist als der Durchmesser der zu Bearbeitung gelangenden Körner.

Dabei sind die Ablenkelemente in ihrer Neigung gegenüber dem Radius drehbar aus­ geführt, d. h. drehbar um einen Drehpunkt an der Sieboberfläche in Richtung dieser Sieboberfläche bzw. in Gegenrichtung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ablenkelemente radial angeordnet und bilden ein dreieckiges Prisma, dessen seitliche Kanten zum Sieb gerichtet sind.

Dabei sind die Ablenkelemente entlang dem Siebumfang verstellbar. Durch die Mög­ lichkeit der verschiebbaren Ausführung der Ablenkelemente entlang dem Umfang der Sieboberfläche wird eine gleichmäßige Abnutzung des Siebes im Betrieb erreicht, da damit bereits abgenutzte Segmente des Siebes abgedeckt werden.

Andererseits ist es möglich beim Einsatz von Sieben mit wechselnd angeordneten Segmenten verschiedener Lochung, durch die gemeinsame Verschiebung der prismen­ förmigen Arbeitselemente entlang der Sieboberfläche die Siebsegmente mit gleicher Lochung abzudecken. Dadurch kann die Granulation des Endproduktes vorausbe­ stimmt werden.

Die Vermahlung bzw. Zerkleinerung der oben gezeigten Vorrichtung erfolgt in einer Arbeitszone zwischen den Ablenkelementen und den Schlagorganen des Rotors und geht von sog. Prallprinzip hinaus. Bei jeder Zufuhr des Produktstroms zu den Schlagorganen wird ein einziger Schlag in das Flugprodukt ausgeführt. Damit wird der Teilchenstrom in Grob- und Kleinteilchen getrennt. Die Grobteilchen mit hoher kineti­ scher Energie fliegen unmittelbar zu dem nächsten Schlagorgan, dagegen die Klein­ teichen mit weniger kinetischen Energie, unter Einwirkung des durch den Rotor er­ zeugten Luftstromes diesen umfliegen und ihre Bewegung entlang der gelochten Kammeroberfläche fortsetzen und die Kammer verlassen. Damit wird die Feinfraktion separiert ohne das die gemeinsame Schlageinwirkung des nächsten Schlagorgans des Rotors erfolgt. Damit wird dem Produktstrom nach seiner Zufuhr in die Vermahlungs­ kammer ein pulsierender Charakter beigegeben mit mehrfachen Wechsel der Zufuhr und Abfuhr zu den Schlagorganen.

Ferner wird darauf hingewiesen, daß sich der Wirkungsgrad des Prozesses erhöht, wenn das Material in einem bestimmten Winkel zum Rotor zugeführt wird. Dieser Win­ kel variiert zum Radius im Bereich von 20-80 Grad.

Die Erfindung wird folgend an Hand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen nä­ her dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung der Schlagmühle in Längsansicht,

Fig. 2, 2a schematische Darstellungen der Schlagmühle in Seitenansicht bei Verwendung von radial angeordneten Ablenkelementen

Fig. 3 Draufsicht des Siebes mit Segmenten verschiedener Lochung,

Fig. 4 schematische Darstellung der Mühle in Seitenansicht bei Verwendung von verstellbaren Ablenkelementen, und

Fig. 5 schematische Ansicht eines Siebdetails mit verstellbaren Ablenkelement.

Die Schlagmühle in Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Einlaufstutzen 2 und einem Auslaufstutzen 3. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein Rotor 4 mit den Schlagorganen 5. Der Rotor ist mit einem Sieb 6 umgeben, auf dessen Oberfläche 6a mehrere Ablenkelemente 7,9, vorzugsweise mit einem dreieckigen Querschnitt, an­ geordnet sind. Das Sieb 6 ist an seinem Umfang in Siebsegmente durch die Ablenk­ elemente 7,9 unterteilt, welche vom Sieb zum Rotor nach innen gerichtet sind und eine glatte Arbeitsfläche mit Neigung in Drehrichtung des Rotors aufweisen. Dabei liegt der Neigungswinkel (gegenüber dem Radius im Bereich 20 bis 80 Grad und der Abstand h zwischen den Enden der Schlagorgane 5 und den Ablenkelementen 7, 9 nicht weniger als der Korndurchmesser des Ausgangproduktes ist.

Fig. 2, 2a zeigen eine radiale Ausführung der Ablenkelemente 9 mit Seitenkanten, wel­ che zu der dem Sieb 6 bzw. dessen Oberfläche 6a ein nach innen gerichtetes dreiecki­ ges Prisma bilden.

Fig. 3 zeigt das Sieb 6, welches in Segmente A und B mit unterschiedlicher Lochung abwechselnd unterteilt ist, wobei die dreieckigen Prismen die Segmente der gleichen Lochung abdecken.

Fig. 4 zeigt eine verstellbare Anordnung der Ablenkelemente 7 und Fig. 5 die Drehrich­ tungen des Ablenkelementes 7 zu und von dem Sieb 6 um einen an der Sieboberflä­ che 6a angeordneten Drehpunkt 80. Die Drehrichtung des Rotors 4 kann sowohl in als auch entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn erfolgen.

Die Ablenkelemente 7, 9 sind entlang dem Umfang des Siebes 6 in einem Ring 10 ver­ schiebbar, vgl. insbesondere Fig. 2a, angeordnet.

Die Mühle arbeitet folgenderweise:
Das Ausgangsprodukt (unzerkleinertes Getreide) wird über den Einlaufstutzen 2 in Fig. 1 von zwei Seiten dem Rotor 4 zugeführt und gelangt unter Einwirkung der Zentri­ fugalkräfte Z auf der gekrümmten Rotorbahn auf die Sieboberfläche 6a bzw. auf eine Siebsektion S (siehe Fig. 2), welche durch zwei nacheinanderfolgende Ablenkele­ mente 7 bzw. 9 begrenzt ist. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß das Ausgangsprodukt innerhalb des Rotors 4 der teilweisen Zerkleinerung unter der Einwirkung der Schlagorgane 5 ausgesetzt ist. Während seiner Bewegung entlang des Siebes 6 in Fig. 4 kommt das Produkt auf die glatte geneigte Oberfläche des Ablenkelementes 7, wechselt seine Bewegungsrichtung und gelangt so unter einen einzelnen Schlag des Schlagorgans 5 des Rotors 4. Beim Aufprall des Produktes auf das Schlagorgan 5 wird es in Teilchen verschiedener Größe aufgelöst, welche unter Einwirkung der Trägheits­ kräfte, die ihnen beim Schlag erteilt werden, auf die nächste Siebsektion S eintreffen, welche dem Ablenkelement 7 in der Drehrichtung des Rotors 4 folgt. Während der Be­ wegung entlang der Sieboberfläche 6a unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte und des Luftstroms, der durch den Rotor erzeugt wird, erfolgt die Trennung des Produktes nach Größe. Teilchen, welche die Lochung des Siebes 6 passiert haben, werden über den Auslaufstutzen 3 aus der Schlagmühle als Ausgangsprodukt (Fertigprodukt) ab­ transportiert. Die gröberen Teilchen und eine bestimmte Anzahl kleiner Teilchen, wel­ che keine Zeit hatten das Sieb zu passieren, gelangen auf das nächste Ablenkelement 7 das in der Bewegungsrichtung des Produktes liegt.

Weiter folgt ein ähnliches, wie oben beschriebener Prozeß, jedoch mit dem Unter­ schied, daß entlang der Fläche des Ablenkelementes 7, 9 sich ein Produktstrom be­ wegt, der aus Teilchen verschiedener Größe besteht, Grobe Teilchen, die einen groß­ en Vorrat an kinetischer Energie aufweisen, verlassen die Oberfläche unter einem Winkel im Bereich von 20 bis 80 Grad zum Radius und treffen im freien Flug auf einen einzigen Aufschlag des Rotors 4. Die Feinteile, welche über weniger Energie verfügen umkurven des Ablenkelement 7, 9 und gelangen so ohne Schlageinwirkung zur näch­ sten Siebsektion S. Dabei gelangen die kleinen Teilchen unmittelbar hinter dem Ab­ lenkelement 7, 9 zur Sieboberfläche 6a, während größere Teilchen weiter hinten in Drehrichtung auf diese eintreffen. Auf diese Weise machen die Feinteilchen einen größeren Weg entlang der Sieboberfläche 6a bis zur nächsten Bewegung mit dem Ablenkelement 7, 9, d. h. die Wahrscheinlichkeit erhöht sich, daß sie die Lochung des Siebes passieren. Gleichzeitig haben die gröberen Teilchen nur einen kurzen Kontakt mit der Sieboberfläche 6a, was zur Reduktion seiner Abnutzung beiträgt.

Jede folgende Produktförderung zur Zerkleinerung mit Hilfe der Ablenkelemente 7, 9 unterscheidet sich von der vorhergehenden nun dadurch, daß die Produktmenge ständig abnimmt, weil die Teilchen erforderlicher Größe laufend durch die Lochung des Siebes 6 entfernt werden.

Das Verfahren zur Zerkleinerung von Schüttgütern beruht auf folgenden Prinzipien.

• 1. Vorzerkleinerung des Ausgangsproduktes (ganzer Getreidekörner), welches dem Innenraum des Rotors 4 zugeführt wird und seine gleichzeitige Beschleunigung bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit,
• 2. Weiterleitung des vorzerkleinerten Produktes unter einem bestimmten Winkel und mit vorgegebener Geschwindigkeit auf das Sieb 6,
• 3. Produktbewegung entlang des Siebes 6 bzw., Sieboberfläche 6a, welche den Rotor 4 umschließt, mit gleichzeitiger Trennung der Feinfraktion und der Zuführung der ungenügend zerkleinerten Fraktion unter Einwirkung der geneigten Ablenkelemente 7, welche am Sieb 6 angeordnet sind, zum weiteren Schlag durch die Schlagorgane 5,
• 4. mehrmalige Wiederholung des Zuführzykluses der noch zu wenig zerkleinerten Fraktion zum Rotor 4, ihre Zerkleinerung und Weiterleitung zur Sieboberfläche 6a.

Außerdem beruht das Zerkleinerungsprinzip der Schlagmühle auf der Zerkleinerung ohne unmittelbares Zusammenwirken von Rotor 4 und Sieb 5, was sich in Reduktion des Energieverbrauches und in Erhöhung der Lebensdauer der Schlagorgane äußert.

Es wird darauf hingewiesen, daß die gelochte Oberfläche der Kammer vom Rotor um den Abstand entfernt ist, welcher notwendig ist um zu verhindern, daß der Rotor auf das vorbeiziehende Produkt Schläge ausüben kann.

Der Prozeß hat den besten Wirkungsgrad, wenn die Produktzufuhr zum Rotor unter einem bestimmten Winkel erfolgt. Dieser Winkel muß zum Radius im Bereich von 20 bis 80 Grad liegen.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

,

3

Einlauf- und Auslaufstutzen

4

Rotor

5

Schlagorgane

6

Sieb

6

a Sieboberfläche

7

,

9

Ablenkelemente

8

Motor

10

Ring am Umfang des Siebes

80

Drehpunkt des Ablenkelementes zur Sieboberfläche
A Arbeitszone
G zerkleinertes Gut
h Abstand zwischen den Ablenkelementen und den Schlagorganen des Rotors
S Siebsektionen
α Neigungswinkel des Ablenkelementes gegenüber dem Radius P1, P2 Doppelpfeile, zeigen die Ablenkung des Materials zu und von den Schlagorganen
Z Zentrifugalkräfte
β Winkel, welcher die Produktzufuhr zum Rotor bestimmt

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Zerkleinerung von Schüttgütern mit einem Gehäuse (1) mit Einlauf- und Auslaufstutzen (2, 3), mit einem Rotor (4), welcher am ganzen Umfang oder nur teilweise von einem Sieb (4) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, die Ab­ lenkelemente (7, 9) am Sieb angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenk­ elemente (7) drehbar gegenüber dem Radius angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenke­ lemente (7) um einen Drehpunkt (80) an der Sieboberfläche (6a) in Richtung der Sieb­ oberfläche und in Gegenrichtung drehbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente (7) eine glatte Arbeitsfläche mit Neigungswinkel α im Bereich 20-80 Grad zum Radius aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenke­ lemente (9) radial angeordnet sind und ein dreieckiges Prisma bilden, dessen seitli­ chen Kanten zum Sieb (6) gerichtet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen den Ablenkelementen (7, 9) und den Schlagorga­ nen (5) des Rotors (4) den Durchmesser der Körnung des Ausgangsproduktes nicht überschreitet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente (7, 9) verschiebbar entlang dem Siebumfang (6) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) Segmente mit unterschiedlicher Lochung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dreieckigen Prismen jeweils mit ihren Seitenkanten die Segmente mit identischer Lo­ chung abdecken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenke­ lemente (7, 9) entlang einem Ring (10) am Umfang der Sieboberfläche (6a) verschieb­ bar sind.

11. Schlag- und Ablenkmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

12. Verfahren zur Zerkleinerung von Schüttgütern gekennzeichnet durch

• a) Zuführung des vorzerkleinerten Produktes unter einem bestimmten Winkel β und mit vorgegebenen Geschwindigkeit auf das Sieb (6),
• b) Produktbewegung entlang des Siebes mit gleichzeitiger Trennung der Feinfraktion und der Zuführung der ungenügend zerkleinerten Fraktion unter Einwirkung der Ablenkelemente (7, 9) zum weiteren Schlag auf die Schlagorgane (5),
• c) mehrmalige Wiederholung des Zuführzyklusses der noch zu wenig zerkleinerten Fraktion zum Rotor (4), ihre Zerkleinerung und Weiterleitung zur Sieboberfläche (6a).

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das, der Winkel β im Bereich 20-80 Grad zum Radius variieren kann.