DE2337969A1

DE2337969A1 - Verfahren und vorrichtung zum brechen festen materials

Info

Publication number: DE2337969A1
Application number: DE19732337969
Authority: DE
Inventors: Georges Perrin; Jacques Roussel
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1974-02-07
Also published as: US3869090A; BE802811A; JPS4967253A; GB1434420A; IT992664B; CA1009202A; FR2194132A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Brechen von festen Materialteilen durch Zentrifugalwirkung und Schleudern der Teile gegen eine Prall- oder Schneidplatte.

Is wurde bereits eine Brechvorrichtung dieser Art vorgeschlagen, die folgende Bauteile aufweist:

1. Line verhältnismäßig flache Brechkammer mit einer zylindrischen V7and oder von der Form eines Umdrehungskörpers um eine senkrechte Achse und mit einer oberen und einer unteren ebenen Viand.

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2i Einen koaxial innerhalb der Prechkanmer angeordneten Rotor mit einem im wesentlichen zylindrischen Rotorkörper und einem Deckel, die zwischen sich ein ziemlich flaches Fingvolumen tungrenzen. Der Zylinderkörper ist mit metallischen Abnutzungsbändern versehen, die in regelmäßigen Abständen gegenüber der Achse der Brechkammer versetzt und zwischen Pinnen des Rotorkörpers und des Deckels eingespannt sind. Jedes Abnutzungsband besitzt konstante Krümmung und ist symmetrisch zu einem Rotorradius angeordnet, und zwar derart, daß die Höhlung des Bandes gegen die Außenseite des Rotors gerichtet ist. Infolgedessen ist bei der Drehung des Rotors an jedem Abnutzungsband ein Vorderteil und ein Hinterteil im Drehsinn zu unterscheiden, die beide in Bezug auf einen Rotorradius symmetrisch, annähernd gerade und radial sind. Beim Rotorumlauf spielt der vordere Teil jedes Bandes die Rolle eines zentrifugalen Strömungsmittels für die zu brechenden Teilchen, und dieser Teil erstreckt sich radial von einem inneren Abnahmeende für die Teilchen, das in einer die Aufnahme der zu brechenden Teilchen sichernden Axialzone des Rotors liegt, bis zu einem äußeren Austragende für die Teilchen, das am äußeren Umfang des Rotors liegt. Zur Sicherung eines guten Durchlaufes der zu brechen^ den Teilchen besitzt mindestens der Vorderteil jedes Abnutzungsbandes eine relativ glatte Oberfläche für die Gleitbewegung und Verlagerung der Teilchen. Der hintere Teil jedes Eandes, der

mit dem vorderen Teil des im Drehsinn des Rotors folgenden Abes
nutzungsband/zusammenarbeitet, spielt praktisch keine Rolle für den Schleuderdurchlauf der zu brechenden Teilchen, gestattet aber im wesentlichen den Fluß dieser Teilchen zu kanalisieren:

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der hintere Teil des einen Eandes und der vordere Teil des folgenden Bandes ergeben wirkungsmäßig eine geschlossene Rinne für den radialen Durchlauf der Teilchen nach außen, die eine vom Rotorinneren zu dessen Äußeren abnehmenden Ou<?rschnitt besitzt. Infolgedessen spielen allein die Vorderteile jedes Ab nutzungsbandes, die ungefähr gerade und radial und in regelmäßigem Winkelabstand zur Achse der Kammer verteilt sind, die Folie eines zentrifugalsn Strönungsmittels für die zu brechenden Teilchen

3. eine Linführungseinrichtung für die zu brechenden Teilchen in die Brechkammer im Anschluss an die obere ^T-7and der letzteren mit ε-iner von einem Trichter überlagerten senkrechter Leitung, die koaxial zum Rotor liegt, um als direkte Verbindung mit der axialen Aufnahmezone des Rotors zu dienen

4. eine gezahnte ringförmige Schneidplatte, die im Inneren der I.riiChkar.-mer angeordnet ist und mit der Kammerwand vereinigt sein kann; sie umgibt den Rotor und ist den äußeren Austragenden der Vorderteile der AbnutzungsVinder zugewandt.

5. eine tangentiale Abführeinrichtung für gebrochene Teilchen, angeschlossen an die untere VTand der Brschkamner in offener Verbindung iuit der Erechzone am Umfang nahe der Ringschneidplatte.

6. eine Antriebswelle für den Rotor, die die untere Wand der brechkaniTiier durchsetzt.

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Im Betrieb führt man die zu brechenden Materialteile senkrecht in die Brechkammer mittels der senkrechten Einführungsleitung ein, die mit ihrem Trichter versehen ist..Man bringt so durch Schwerkraft die eingeführten Teile in die axiale Aufnahmezone des Rotors. Durch dessen Umlauf werden die zu brechenden Teile dann anschliessend in einer horizontalen Ebene beschleunigt und fließen durch Zentrifugalkraft längs jedes Vorderteiles jedes Abnutzungsbandes auf einer annähernd geraden radialen Bahn von einem inneren Abzugsende, das in der axialen Aufnahmezone liegt, bis zu einem äußeren Abgabeende, das am Umfang des Rotors liegt. Der Fluß der zu brechenden Teilchen wird während der Zentrifugalbewegung in den Rinnen gesteuert, die von einem Vorderteil und einem Hinterteil jeweils zweier verschiedener Abnutzungsbänder gebildet werden. Mit großer Geschwindigkeit werden dann die radial beschleunigten Teilchen von den äußeren Austragenden gegen die ringförmige Prallplatte ausgeworfen. Durch Aufprall und Zusammenstoß mit letzterer werden so die Teile des behandelten Materials gebrochen. Die gebrochenen Teilchen werden dann vom Umfang der Brechzone nahe der Ringschneidplatte entfernt und aus der Brechkammer durch den tangentialen Auslaß abgezogen.

Das vorstehend beschriebene Gerät und seine Arbeitsweise gestaten mit guter Ausbeute die an der Antriebswelle des Rotors eingeführte mechanische Energie in den Teilchen erteilte kinetische Energie umzuwandeln.

Der vorstehende Vorschlag hat jedoch keine Lösung für das Problem der Reibung zwischen den Etrömungseinrichtungen, d. h. den Vor-

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derteilen der Abnutzungsbänder des Rotors und den zu brechenden Teilen gebracht, das sich zwangsläufig im Verlauf der Ausschleuderung des zu brechenden Materials längs der Vorderfläche bei der Verlagerung jedes Strömungsmittels ergibt. Es ist lediglich vorgeschlagen worden, jede Strömungseinrichtung in einen sich nicht abnutzenden Vorderteil (Rotorzylinderkörper), der praktisch keiner Abnutzung unterliegt, und einen sich verbrauchenden abnehmbaren Teil (Abnutzungsbänder) zu unterteilen, auf den sich die Reibung der Teilchen während der Schleuderbewegung auswirkt. Dieser Vorschlag hat also nicht die Aufgabe zu lösen versucht, die Reibungs-effekte auszuschalten oder wesentlich herabzusetzen, sondern hat sich damit begnügt, diese Reibung auf ein leicht austauschbares Teil zu lokalisieren. Die Folge dieses Vorschlages ist, daß ein nicht zu vernachlässigender Teil der mechanischen Energie, die von der Rotorahtriebswelle eingeführt wird, durch Reibung der zu brechenden Teilchen an dem Rotor verlorengeht. Andererseits erkennt dieser Vorschlag praktisch an, daß zwischen 10 undl5% der theoretischen kinetischen Energie der Teilchen (berechnet am Ausgang des Rotors) durch Reibung zwischen den Abnutzungsbändern und den zu . brechenden Teilen verlorengehen. Der Wirkungsgrad des Brechvorganges durch Aufschlag auf die Ringschneidplatte ist also entsprechend herabgesetzt.

Außerdem vertragen sich die Notwendigkeit des sehr häufigen Austausches der Abnutzungsbänder und/oder ihre Umwandlung gemäß dem Vorschlag und damit die Notwendigkeit, jedesmal die Brechrnaschine auseinanderzubauen und wieder zusammenzusetzen,

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nicht mit einer kontinuierlichen und langdauernden Ausnutzung der Brechmaschine. Diese Umstände verlängern beträchtlich die Ruhepausen der Brechmaschine.

Zerkleinerung

Auf dem Gebiete einer/durch Zentrifugalwirkung und Ausschleuderung von zu brechenden Teilen gegen eine Schneidplatte hat die Erfindung sich daher die Aufgabe gestellt, die Reibung der zu brechenden Teile an den Zentrifugalbewegungseinrichtungen des Beschleunigungsrotors für zu brechendes Material wesentlich herabzusetzen und in gewissen Fällen praktisch aufzuheben.

Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die erhebliche Reibung der zu brechenden Teile an den Zentrifugalströmungsmitteln sich aus der Tatsache ergibt, daß das Profil der vorderen Verlagerungsfläche jedes Strömungsmittels wesentlich von der natürlichen Schleuderbahn der zu brechenden Teile abweicht. Unter "natürlicher Schleuderbahn" ist die Bahn zu*verstehen, die die zu brechenden Teile verfolgen, wenn sie auf der Oberfläche eines Rotors beschleunigt werden, der keinerlei zentrifugale Leiteinrichtungen besitzt, wie sie vorstehend beschrieben wurden, also auf der Oberfläche eines Rotors, dessen Verlagerungsoberfläche für die Teilchen keinerlei Hindernis aufweist» Diese natürliche Schleuderbahn hängt von den Eigenschaften des Rotors, insbesonderen seinen physikalischen Kennwerten, wie seinem Oberflächenzustand, seined geometrischen Form und insbesondere seinem Radius, ferner von physikalischen Kennwerten der zu brechenden Teile, insbesondere ihrer Form, Rauhigkeit usw., von

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den kinematischen Kennwerten der behandelten Teilchen im Augenblick'.ihres Zusammentreffens mit dem Motor, insbesondere dem Abstand des Auftreffpunktes von der Rotorachse, der Auftreffrichtung sowie dem Sinn und den'! absoluten Wert ihrer Geschwindigkeit und schließlich von kinematischen Kennwerten des Rotors, insbesondere seiner Umlaufgeschwindigkeit ab. Diese natürliche Schleuderbahn läßt sich leicht durch irgendeine geeignete Maßnahme, insbesondere durch fotografische Mittel, feststellen. Ganz allgemein wurde festgestellt, daß diese natürliche Schleuderbahn ein im wesentlichen konkaves Profil besitzt, dessen Lauftangenten, d. h. die Tangente an.jeder Stelle der Bahn, immer gegenüber dem Drehsinn des Rotors zurückbleibt.

Infolgedessen schlägt die Erfindung vor, diese Feststellung ausr zunutzen, um geeignete Mittel für die Zentrifugalströmung des Rotors vorzusehen.

Eine Brechvorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zentrifugalschleudermittel eine Schaufel aufweist, die eine vordere Verlagerungsfläche von einem völlig konkaven Profil längs der Zentrifugalbahn der zu brechenden Teile von einem inneren, in der Aufnahmezone der Teilchen an den Rotor gelegenen Abnahmeende bis zu einem äußeren Austragende besitzt, das am Umfang des Rotors liegt; dieses konkave Profil ist im Drehsinn des Rotors orientiert.

Gemäß der Erfindung wird also den zu brechenden, durch den Rotorumlauf beschleunigten Teilen eine Schleuderbahn erteilt, die

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durch das für die vordere Verlagerungsoberfläche jeder Schaufel gewählte Profil vorbestimmt ist. Diese Bahn verläuft allgemein sehr nahe der vorstehend definierten natürlichen Zentrifugalbahn, sie kann sogar mit letzterer zusammenfallen, wenn das gewählte Profil genau mit der natürlichen Zentrifugalbahn zusammenfällt, die durch irgendein geeignetes Mittel exakt festgelegt istv Allgemein ist also die Zantrifugalbahn völlig konkav vom inneren Aufnahmeende bis zum äußeren Austragende. Die Lauftangente dieser Bahn ist immer im Drehsinn des Rotors rückwärts geriahtet.

Infolgedessen fließen dank des nach der Erfindung fürdie vordere Verlagerungsfläche der Zentrifugalströmungsschaufeln gewählten Profils die zu brechenden Teile auf der Rotoroberfläche von einem Aufnahmeende zu einem Austragende mit einer Reibung, die, wenn sie nicht völlig aufgehoben ist, zumindest auf einen Mindestwert herabgesetzt ist. Daraus folgt, daß die Relativgeschwindigkeit zu Beginn der Teilchenverlagerung, also ermittelt an der Auftreffstelle der Teile mit dem Rotor, absolut betrachtet praktisch gleich der relativen Endgeschwindigkeit dieser Teilchen ist, die an der Stelle bestimmt ist, wo die Teilchen den Rotor verlassen.

Unter denselben Bedingungen für die Aufnahme der Teilchen an dem Rotor und denselben Bedingungen für den Austrag der Teilchen beim Verlassen des Rotors erhöht sich also in entsprechender Weise die den Teilchen am Rotoraustritt erteilte kinetische Energie und infolgedessen die Brechleistung, ohne daß dabei ei-

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ne merkliche Abnutzung der zentrifugalen Förderschaufel auftritt.

Andere wesentliche Merkmale der Erfindung und die mit ihr erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden näheren Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch die Hälfte einer Brechvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Brecher.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Zylinderkörper eines Rotors, der einen Teil des in Fig. 1 und 2 dargestellten Brechers bildet.

Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf den in Fig. 3 dargestellten Rotor und dient zur Erläuterung seiner geometrischen und kinematischen Kennwerte.

Fig. 5 zeigt in schematischer Weise eine Brechanlage mit einer Brechvorrichtung, wie sie in Fig. 1 bis 4 dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt schematisch eine ähnliche Brechanlage, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, integriert in einen Recyclierkreis mit Fluidisierung.

Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Brechanlage mit

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einem Recyclierkreis, wie er in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 8 zeigt schematisch eine andere Brechanlage mit einem Recyclierkreis, wie er in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 9 zeigt in schematischer Weise eine andere Brechanlage mit einem Recyclierkreis, wie er in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 10 zeigt eine andere Brechanlage nach der Erfindung,

Fig. 11 zeigt wiederum eine andere Brechanlage nach der Erfindung.

In der nachstehenden Beschreibung werden zur Bezeichnung derselben Bauteile dieselben Bezugszahlen verwendet.

Gemäß Fig. 1 bis 4 besitzt der zum Brechen von Teilen aus festem Material bestimmte und allgemein mit 200 bezeichnete Brecher nach der Erfindung folgende Bauteile:

L.Eine Brechkammer 501, die von einer Wand einer allgemeinen Form eines Umdrehungskörpers um eine senkrechte Achse begrenzt ist und eine obere horizontale Wand 200a, eine untere gegen die Mitte geneigte Wand 200b sowie eine zylindrische Seitenwand 2Ο3¹ besitzt, die zwischen die oberen und unteren Wände 200a und 200b mittels Bolzenschrauben 701 eingespannt ist.

2. einen koaxial im Inneren der Brechkammer angeordneten Rotor

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201, der einen Zylinderkörper 504 und einen Deckel 503 mit einer oberen axialen öffnung 505 aufweist. Der Deckel 503 wird vom Körper 504 durch Schrauben 700 in Abstand gehalten und bestimmt mit diesen ein Ringvolumen 702. Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Zylinderkörper 504 ist mit Zentrifugalleitschaufeln 506 für die zu brechenden Teile versehen; die Schaufeln sind in gleichem Winkelabstand gegenüber der Achse 502 der Brechkammer 501 verteilt. Jede Schau f el 506 erstreckt sich radial von einem inneren Abnahmeende 506 für zu brechende Teilchen in eine axiale Aufnahmezone für die zu brechenden Teile, bis zu einem äußeren Austragende 506b für zu brechende Teile am äußeren Umfang 508 des Rotors. Jede Schaufel 506 besitzt auch eine Vorderfläche 506c im Rotordrehsinn für die Verlagerung zu brechender Teile und eine Rückfläche *5O6d zur Leitung des zu brechenden. Materialflusses. Die vordere Gleitfläche 506 c besitzt ein ungefähr kreisbogenförmiges Profil, ist also insgesamt konkav längs der Bahn zu brechender Teile von dem inneren Abnahmeende 506a bis zum äußeren Austragende 506b; die Höhlung des Profils ist im Drehsinn 509 des Rotors orientiert. Wie außerdem Fig. 4 zeigt, ist das Profil der Vorderfläche 506c im wesentlichen tangential zum äußeren Kreisumfang 508 des Rotors. Dieses Profil und dieser Umfang bildet zwischen sich einen Winkel -r\ 2 zwischen 0 und 10 C. Ebenso ist am inneren Abnahmeende 506 a das Profil der Vorderfläche 506c im wesentlichen tangential zur inneren Kreisfläche 510 der axialen Aufnahmezone 507. Dieses Profil und dieser Umfang schliessen zwischen sich einen Winkel ^ 1 zwischen 0 und 10° ein. Wie Fig. 1 bis 3 zeigen, begrenzen die Rückfläche 5O6d einer gegebenen Schaufel und die

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Vorderfläche 506c der folgenden Schaufel im Drehsinn 509, der Zylinderkörper 504 und der Deckel 503 eine geschlossene Ablaufrinne 511 für zu brechendes Material.

3. eine senkrechte koaxiale Einführungsleitung 515 für zu brechende Teile, die an die obere Wand 200a der Erechkammer 501 angesetzt ist und mit der axialen Aufnahmezone 507 des Rotors lotrecht in Verbindung steht.

4. eine ringförmige Prallbrechplatte 203, die mit der Seitenwand 203' im Inneren der Brechkarnmer fest verbunden ist und den Rotor 201 umgibt; sie ist nach unten geneigt und besitzt Ausbuchtungen 203a.

5. eine tangentiale Abzugsleitung 512, die an die untere Wand 200b der Brechkammer 501 angesetzt ist und infolge der Neigung der unteren Wand mit der Umfangsbrechzone nahe der ringförmigen Prallplatte in offener Verbindung steht.

6. eine Antriebswelle 204 für den Motor, die die untere Wand 200b der Brechkammer 501 durchsetzt. Wie sich aus den nächste henden Ausführungen ergibt, arbeitet die Antriebswelle 204 des Rotors 201 mit Führungseinrichtungen und/oder einem Gasträger, z. B. einem Labyrinth 22O¹ zusammen, wenn die Brechvorrichtung unter einem regelbaren Druck arbeiten soll. Das Labyrinth 22O¹ ist an der unteren Wand 200b der Brechkammer angeordnet und damit verbunden. Die Brechkammer 501 steht daher mit den in Pig. I nicht dargestellten Vakuumeinrichtungen mittels der

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Leitung 513 in Verbindung, so daß ein kalibrierter Gasdurchganc durch das Labyrinth 220' gewährleistet ist. Natürlich stellt die oben beschriebene Brechvorrichtung einen Teil einer Brachanlage dar, die wie in Fig. 5 dargestellt, auch andere Bauteile aufweist.

Eine Speisebunker 250 mit zu brechenden Teilen befindet sich oberhalb der Brechvorrichtung 200 mit seiner Brechkammer; dieser Bunker besitzt an seinem unteren Ende eine durch ein Ventil verschließbare öffnung 229 für die Entnahme zu brechender Teile. Der Bunker 250 steht mit der Finführungsleitung 515 des llahlwerkes 200 in Bewegungsrichtung der zu brechenden Teile über einen Zwiechenbunker 222 in offener Verhhdung, der an seinem oberen Ende an den Speisebunker angeschlossen und an seinem unteren Ende mit einer durch ein Ventil 260 verschließbaren Öffnung 224 versehen ist, die für eine Zv/ischenentnahme zu brechender Teile dient, /außerdem ist zwischen der unteren öffnung •des Swischenbunkers 222 und der Einführungsleitung 515 ein drehbarer Verteiler 209 vorgesehen.

line Trennvorrichtung für gebrochene Teilchen oder ein Zyklon 210 ist gegebenenfalls an dem Mahlwerk vorgesehen und steht im oberen Teil mit der Mahlkammer des letzteren oder genauer gesagt mit der Umfangsmahlzone in Verbindung. Der Zyklon 210 besitzt an seinem unteren Teil einen verschließbaren Kegel 252 zum Auffangen und Entnehmen gebrochener Teilchen. Das untere Ende des Zyklons 210 steht Über ein Ventil 283 mit einem Gewinnungsbehälter 280 für gebrochene Teilchen in Verbindung, den man andererseits durch die mit einem Ventil 282 versehene Lei-

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tung 281 unter Luftdruck halten kann. Die Antriebswelle des Rotors wird von einem Ilotor 221 über eine Kupplung 221" getrieben.

Die dargestellte Mahlvorrichtung kann bei niedriger Temperatur arbeiten, beispielsv/eise um Kunststoffe zu brechen und zu vermählen. In diesem Falle sind die Epeisetrichter 222 und 250, die IIahl~ oder Brechkammer 200, die Zulauf- und Abizugsleitungen 515 und 512 und die Trennvorrichtung 210 in einem WMrmeisolier·- mantej. 225 angeordnet. Eine Umlauf leitung für eine Wärmeaustauschmittel ist im Wärmekontakt bei 234 mit der Trennvorrichtung 210 besonders mit dem Gewinnungs- und Fntnahmekegel 252 und bei 233 mit der Abzucpleitung 512 der Mahlkammer angeordnet. Diese Wärmeaustauschleitung steht am einen Ende mit einem Einlaß 235 für Wärmeaustauschmittel, z. B. Stickstoffgas, und am anderen Ende über eine Leitung 240 mit einer Finführungs- und Verteilungseinrichtung 241, 242 und 243 für Kältemittel am Speisebunker 250 in Verbindung. Außerdem ist im Wärmekontakt bei 207 mit der Einführungsleitung 512, bei 223 mit dem Zwischenbunker 222 und bei 226 mit dem Speisebunker 250 eine Umlaufleitung für Kältemittel, z. B. flüssigen Stickstoff, angeordnet. Diese Leitung steht am einen Ende mit einem Kältemitteleinlaß 2o8 und am anderen Ende mit einer Einsprüh- und Verteilungseinrichtung 228 in Verbindung, die in dem Speisebunker 250 angeordnet ist.

Aus nachstehend angegebenen Gründen kann die Zerkleinerungsanlage zur Arbeit unter einem regelbaren Druck unterhalb Luftdruck bestimmt sein. In diesem Fall ist die Leitung 513 von

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regelbarer Strömungsmenge, die an das Labyrinth 220 angeschlossen ist, mit einer Vakuumpumpe 211* verbunden, eine Leitung 23O mit Regelventil 231 stellt die Verbindung mit einer Vakuumpumpe 232 und eine Leitung 273 mit Regelventil 274 die Verbindung mit der Pumpe 232 her.

Die Arbeitsweise der eben beschriebenen Anlage ist folgende: Aus nachstehend dargelegten Gründen regelt man mittels der Vakuumpumpen 211' und 232 den Druck in dem Zwischenbunker 223, der Linführungszone 515, der Mahlkammer 501 des Mahlwerkes 200, der Abzugszone 512 und der Trennvorrichtung 210 auf einen Wert unterhalb Luftdruck, vorzugsweise zwischen 10 und 200 torr. Dann bringt man den Zwischenbunker 222 durch öffnung des Ventils 229 auf Luftdruck und führt eine gegebene Menge zu brechender Teile ein, schließt das Ventil 229 und bringt den Druck .im Zwischenbunker durch die Pumpe 232 wieder auf seinen regelbaren Wert unterhalb Lftdruck. Mittels des Drehverteilers führt man dann allmählich zu brechende Teile in die rinführungsleitung 515, von wo sie senkrecht in die Mahlkammer 501 eingeführt weiden (s. Pfeil f 1 in Fig. 1 und 2). Diese so einge leiteten Teile werden dann unter Schwerkraft in die axiale· Aufnahme zone 5O7 des Rotors 201 gemäß Pfeil f 2 eingeleitet. Da dem Rotor 201 eine Drehbewegung im Sinne 509 erteilt 1st, werden dies= Teilchen anschliessend horizontal längs des Pfeiles f während ihres Durchlaufes unter Schleuderwirkung (s. Fig. 3 und 4) von einem inneren Abnahmeende 506a zu einem Austragende 50Cb beschleunigt. Infolge des oben definierten Vorderflächenprofil-is 50Gc wird den zu brechenden Teilen während der Beschleunigung eine durch die Vorderseite der Schaufel 5Of bestimmte

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Schlauderbahn aufgezwungen, die vorn. Innenende 5OPa bis zum Außenende 506b völlig konkav ist; die Hohlfläche ist dabei im Drehsinn 503 des Rotors orientiert, oder mit anderen Worten.., .ist die mitlaufende Tangente,, d. h. die Tangente an jedem Punkt der Bahn, immer zurück in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors. Dannwerden die so beschleunigten Teilchen von einem Außenende 506 gegen die ringförmige Prallwand 203 und deren Ausbuchtungsf]&hen 203a geschleudert. Die ausgeschleuderten Teilchen werden so durch Aufprall auf die Prallwand 203 gebrochen. Schließlich werden die gewonnenen Teilchen vom Umfang der Mahlzona nahe der Ringprallwand 203 längs den Pfeilen f 4 an der Schrägwand 200b entlang abgeführt und aus der Mahlkamraer 501 durch die tangentiale Abzugsleitung 512 ausgetragen.

Die gemahlenen und aus dem Mahlwerk 200 abgezogenen Teilchen gelangen dann in die Trennvorrichtung oder den Zyklon 210, wo sie im Kegelteil 252 aufgefangen und abgetrennt werden. Zur Entnahme der gemahlenen Teilchen öffnet man dann das Ventil 283 des Entnahiriebehälters 280, der zuvor unter Vakuum gesetzt ist. Wenn dieser Behälter gefüllt ist, schließt man das Ventil 283 und setzt den Behälter 280 unter Luftdruck, um das Mahlgut zu entnehmen.

Dig wesentlichen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus einer Betrachtung der Fig. 4 leicht zu verstehen, indem man die Bahn der auf dem Rotor beschleunigten Teilchen prüft und ihre Kinematik nach der Ilethode der Geschwindigkeitsdreiecke analysiert,

Zunächst sei angenommen, daß die Funktionsbedinaungen d~s Ilahl-

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Werkes in Funktion der physikalischen und kinematischen Kennwerte des Rotors und der Teile des behandelten Materials vorbestiramt worden sind. Mit anderen Worten es sei angenommen, daß das Profil der vorderen Gleitfläche 506c der Schaufel 506 in Funktion insbesondere der natürlichen Zentrifugalbahn der Teilchen aufgrund der für den Rotor gewählten Drehgeschwindigkeit und aufgrund der für die gegen den Rotor schlagenden Teile gewählte absolute Geschwindigkeit bestimmt und bearbeitet worden ist.

Unter den Nennfunktionsbedingungen treffen infolgedessen die Teilchen des behandelten Materials auf eine innere Abnahmekante 506a mit der absoluten Eintrittsgeschwindigkeit Cl, die allgemein horizontal und radial ist. Unter Berücksichtigung der Nenngeschwindigkeit der Rotordrehung bestimmt die tangentiale Eintrittsgeschwindigkeit* ul am inneren Kreisumfang 510 der axialen Aufnahmezone 507 die Existenz einer relativen Eintrittsgeschwindigkeit wl gleich der Vectordifferenz zwischen der absoluten Geschwindigkeit Cl und der Tangentialgeschwindigkeit ul. Da das für die Vorderflächen 506c gewählte llennprofil gegeben ist, ist die relative Eintrittsgeschwindigkeit wl an der inneren Abnahmekante 506a eine Tangente an dieser Vorderfläche.

Dann verlagern sich die zu zerbrechenden Teile und gleiten an der Vorderfläche 506c entlang. Da das Profil dieser Oberfläche sich der natürlichen Zentrifugalbahn der Teilchen annähert oder hiermit identisch ist, verlagern sich letztere entlang der

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Schaufel 506 ohne markliche Reibung. Dies bedeutet, daß die relative Geschwindigkeit w im wesentlichen eine Tangente an der Schleuderbahn bleibt und (als absoluter Wert) gleich ihren Anfangswert wl von der Abnahinekante 506a bis zur Austragknte 506b ist, während die Tangentialgeschwindigkeit des Rotors u progressiv zwischen diesen beiden Kanten ansteigt.

An der äußeren Austragkante 506b ist infolge des für die Vorderfläche 506c gewählten Nennprofiles die relative Austrdbtsgeschwindigkeit w2 annähernd tangential an dem Außenumfang 5O8 des Rotors. Die tangentiale Austrittsgeschwindigkeit u2 und die relative Austrittsgeschwindigkeit w2, die in wesentlichen (in absolutem Wert) gleich der relativen Eintrittsgeschwindigkeit wl ist, addferen sich (Vectorsumme), um eine absolute Austrittsgeschwindigkeit c2 an der Austragkante 506b zu ergeben, die im wesentlihen tangential zum Außenumfang 508 des Rotors ist.

Die so beschleunigten Teilchen werden anschliessend mit der absoluten Austrittsgeschwindigkeit c2 auf die Aufschlagflächen 203a der Ringprallwand 203 geschleudert, auf deren Oberfläche die Brechung der Teilchen erfolgt.

Es ist zu bemerken, daß die Teilchen so mit einer absoluten Maximalgeschwindigkeit, also mit einem kinetischen Energiemaximum, aufgrund der nachstehenden kinematischen Kennzeichen ausgetra gen werden:

a) die Relätivgeschwindigkelt bl am Eintritt 5O6a des Rotors

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ist im wesentlichen eine Tangente am vorderseitigen Verlagerungs profil 5O6c. Dies bedeutet, daß die Einführung der Teilchen in den Rotor praktisch ohne Stoß, also ohne Geschwindigkeitsverlust , erfolgt.

b) die Relativgeschwindigkeit w bleibt (als absoluter Wert) praktisch vom Eingang 506a bis zum Ausgang 506b erhalten. Es ist also praktisch keine Minderung dieser Geschwindigkeit durch Teilchenreibung längs der Schaufeln 506 vorhanden.

c) da die Relativgeschwindigkeit b2 am Austritt 506b des Rotors praktisch eine Tangente am Außenumfang 508 ist, überlagert sie sich mit der Tangentialaustrittsgeschwindigke.it u2, um ein absolutes Austrittsgeschwindigkeitsmaximum zu ergeben, das praktisch eine Tangente am Außenumfang ist.

Bei einem Vergleich mit dem einleitend erörterten Vorschlag, ist zu bemerken, daß bei identischen Funktionsbedingungen infolge des praktisch geradlinigen und radialen Profils, das für die vordere Verlagerungsfläche jedes Zentrifugalströmungsmil;-tels gewählt ist ( Vorderteile der Abnutzungsbänder)

a) es am Rotoreingang einen Stoß, also einen Geschwindigkeitsverlust gibt,

b) eine Reibung längs der Vorderseiten der Abnutzungsbänder, also ein weiterer Geschwindigkeitsverlust der Teilchen auftritt.

c) die relative Austrittsgeschwindigkeit annähernd radial ist, was bedeutet, daß durch Kombination ,mit der tangentialen Aus-

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trittsgeschwindigkeit die absolute Austrittsgeschwindigkeit kein Maximum sein kann.

Es versteht sich, daß die Natur der zu brechenden Teile verschieden sein kann, während das Profil der vorderen Verlagerungsflächen der Schaufeln aufgrund der Konstruktion fetliegt. In diesem Fall ist dieselbe Kentrifugalbahn für die Teilchen, d.h. dieselben kinematischen Bedingungen am Einlaß und Auslaß des Rotors sind zu beobachten, indem man an den inneren Abnahmekanten 506a die absolute Aufnahmegeschwindigkeit el der zu brechenden Teile und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors derart regelt, daß die relative Aufnahmegeschwindigkeit wl der Teilchen gegenüber dem Rotor eine Tangente an der Fentrifugalbahn ist, die durch das Profil der Vorderfläche 50Ga der Schaufeln 506 vorbestimmt ist.

Die absolute Aufnahmegeschwindigkeit el kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. Gemäß der Erfindung arbeitet man bevorzugt, in folgender Weise: Bezugnehmend auf Fig. 5 bewirkt die Pumpe 211' durch Ansaugung durch das Labyrinth 220' den Durchgang einer regelbaren Gasmenge, die mit den zu brechenden Teilen in der Einführungszone 515 gegen die tlahlkammer 501 der Mahlvorrichtung 200 strömt. Diese Gasströmungsmenge/frird schließlich in die Brech- oder Mahlkammer 501 eingeführt. Indem man diese Gasströmungsmenge regelt, gelangt man zu einer leichten Regelung der absoluten Aufnahmegeschwindigkeit el der zu brechenden Teile. Wenn also die Gasströmungsmenge einer linearen Gasgeschwindigkeit entspricht, die größer als die der Teilchen ist, erhöht man in entsprechender Weise die Geschwindig-

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keit der Teilchen. Wenn dagegen diese selbe Gasströmungsmenge einer kleineren linearen Geschwindigkeit entspricht als diejenige der Teilchen, vermindert man in entsprechender Weise die Teilchengeschwindigkeit.

Der Druck der Gasregelmenge wird in Funktion folgender Beanspruchungen gewählt. Um die Energieverluste des Mahlwerkes durch Verwirbelung des Gases durch den Mahlrotor (Ventilatoreffekt) nicht zu erhöhen, soll dieser Druck nicht stark erhöht werden. Um andererseits eine leichte Regelung der absoluten Aufnahmegeschwindigkeit el der Teile an dem Rotor zu erzielen, soll der Gasdruck nicht zu niedrig warden, damit man eine Viskosität des Gasflusses aufrecht erhält, die mit einer leistungsfähigen dynamischen Wirkung des Regelgases auf die Teile verträglich ist.,Aufgrund zahlreicher Erfahrungen wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß die Aufrechterhaltung eines Unterdruckes unter Atmosphärendruck zwischen 10 und 200 torr in der Einführungszone 515 des Mahlwerkes ein Optimum darstellt, um den Ventilatoreffekt des Mahlwerkes wesentlich zu dämpfen, während man eine gute dynamische Wirkung des Gases auf die Teilchen bewahrt und so eine bequeme Regelung der absoluten Aufnahmegeschwindigkeit el sicherstellt.

Andererseits soll die Regelgasmenge nicht zu groß sein, um nicht die Anlagekosten entsprechend der Vakuumerzeugung und dem Ventilatoreffekt des Rotors anwachsen zu lassen. Dies bedeutet, daß die absolute Aufnahmegeschwindigkeit el der Teile an dem Rotor 201 möglichst niedrig sein soll, um keine zu große Gasmenge für die Beschleunigung der Teilchen einset-

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zen zu müssen. Gemäß der Erfindung wurde auch ein Profil 506c der vorderen Gleitfläche jeder Schaufel 506 gewählt, das im wesentlichen zum inneren Umfang 510 der Einführungszone 507 tangential ist. Da die Relativgeschwindigkeit wl im wesentlichen mit der Tangentialgeschwindigkeit ul ausgerichtet wird, bleibt so die absolute Aufnahmegeschwindigkeit el auf ihrem Minimum.

In gewissen Fällen 'reicht ein einmaliger Durchgangclurch das Kahlwerk 200 nicht aus, um die zu brechenden Teile auf gemahlene Teilchen vorbestimmter Abmessung zu reduzieren. Andererseits ist es aus mechanischen Gründen häufig erwünscht, die Drehgeschwindigkeit des Mahlwerkes unter einem Ceschwindigkeitsmaximum festzulegen, das das Vorhandensein einer Höchstleistung des Kahlwerkes und die Notwendigkeit mit sich bringt, in qe~ wissen Fällen mit mehreren Durchgängen des zu zerkleinernden Materials durch das Mahlwerk 200 zu arbeiten. Aus allen diesen Gründen kann es notwendig sein, eine Rückführung des Mahlgutes in das Mahlwerk oder deren mehrere vorzusehen.

Gemäß Fig. 6 bis 9 sieht die Erfindung die Rückführung von Mahlgut durch Fluidisierung und pneumatischen Transport mittels eines geeigneten Gasträgers vor. Gemäß Fig. 6 umfaßt der eigentliche Rücklaufkreis die Brechkammer 5ol des Mahlwerks 2OO, seine Einführungsleitung 515 und seine Abführungsleitung 512, die Trennvorrichtung oder den Zyklon 210 außerhalb der Brechkammer 501 und den Speisebunker 250. Die Trennvorrichtung 210 liegt außerhalb der Brechkammer auf einem höheren mittleren Niveau als das des Speisebunkers 250« Der Oberteil der Trenn-

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vorrichtung ist über eine Abzugsleitung 506 nit der Abzugseinrichtung 512 für Mahlgut, und der untere Teil ist mit der F.infübungseinrichtung 515 für zu brechende Teilchen mittels einer Zulaufleitung 517 zum Speisebunker 250 und einem Drehverteiler

520 verbunden, der zwischen letzterem und der Einführungsleitung 515 liegt. Der Speisebunker 550, der an seinem unteren Ende mit dem Drehverteiler 520 ausgerüstet ist, steht an seinem unteren Lnde mit der Einführungseinrichtung 515 der Mahlkammer 501 in Verbindung. Die Zulaufleitung 517 ist einerseits mit dem unteren Kegel 252 der Trennvorrichtung 210 und andererseits mit dem Speisetrichter 250 verbunden. Dieser Rücklaufkreis ist an Gasumwälzeinrichtungen eines Gaträgers, z. B. Stickstoff, außerhalb der Brechkammer 501 von letzterer zu der Einführungseinrichtung 515 für zu brechende Teile verbunden i. Diese Gasumwälzeinrichtungen umfassen eine Vakuumpumpe 518 mit einem Filter 524 und drei kalibrierte Ausläufe 521, 522 und 523.

Während der Recyclierung tritt ein Trägergasstrom durch den kalibrierten Auslaß 521 in die Einführungszone 515 unter dem Drehventil 521 unter einem Druck pi ein. Wie vorstehend dargelegt wurde, liegt dieser regelbare in der Einführungszone aufrecht erhaltene Druck zwischen 10 und 200 torr, und die durch

521 eingeführte Gasströmungsmenge trägt zur Regelung der absoluten Eintrittsgeschwindigkeit der zu brechenden Teile in das Mahlwerk 200 bei. Am Ausgang der Mahlkammer 501 ist der Druck ps in der Abführungsleitung 512 kleiner als der Druck pi, aber · größer als der regelbare Druck pe, der in der Sammel- und Trennvorrichtung 210 aufrecht erhalten ist. In entsprechender

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Weise werden die gemahlenen Teilchen durch Aufwirbelung mit dem Trägergas in aufsteigendem Sinne in die Trenn- und Sammelkammer 210 zurückgeleitet. Infolge der durch 523 und 522 eingeführten Leckströme ist der regelbare Druck pa, der in dem Speisebunker 250 aufrecht erhalten wird, niedriger als der regelbare Druck pe, der in der Sammel- und Trennkannmer 210 aufrecht erhalten wird. In entsprechender Feise werden die gemahlenen Teilchen durch /aafwirbelung von der Sammelzone 210 zum Speiseb-unker 250 durch Fluidisierung befördert. Schließlich stellt man mittels des Drehverteilers 520 die Verbindung der Einführungszone 515 mit dem Speisebunker 250 her, und die gemahlenen Teilchen werden von der Einführungszone 515 zur Mahl kammer 501 befördert.

Die Arbeitsdrücke pe, ps, pe, pa und der Arbeitsdruck pv der Vakuumpumpe können nicht in irgendeiner Weise gewählt werden, um eine korrekte Funktion des Rückführkreises zu gewährleisten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß das Drehventll 520 seine Arbeit fortsetzte, obgleich der aufstromseitige Gasdruck pa (im Sinne des Teilchenrücklaufes) niedriger als der abstromseitige Druck pi war. Um jedoch eine Fluidisierung von Mahlgut in dem Zulaufbunker zu vermeiden, ist es notwendig, daß der Abstand zwischen den Drücken pi und pa so klein wie möglich ist. Dementsprechend wurde eine Erhöhung des Druckes pa gewählt, um diesen Abstand zu verringern.

Um die Abführung des Produktes in der Auslaufleitung 517 zu

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erleichtern, soll der Abstand zwischen dem im Zyklon 2Ol aufrecht erhaltenen Druck pe und dem im Speisebunker aufrecht erhaltenen Druck pa erhöht v/erden. Dementsprechend erhöht man den im Zyklon 210 aufrecht erhaltenen regelbaren Druck pe. Dieser Druck soll jedoch unter dem in der Abzugsleitung 512 aufrecht erhaltenen Druck ps bleiben, weil es sonst nicht möglich ist, das Mahlgut durch Fluidisierung zu recyclisren. Schließlich sollen die Arbeitsdrücke wie folgt aufgeteilt sein:

pi > ps > pe > pa > pv

Ebenso können die GasStrömungsmengen Qa, Qc und Qi, die durch die kalibrierten Leckleitungen 522, 523 und 521 eingeführt werden, und die zu der Pumpe 518 abgezogene 'Strömungsmenge Qv nicht beliebig sein. Durch eine Materialbilanz stellt man fest, daß diese verschiedenen Strömungsmengen den folgenden beiden Gleichungen entsprechen sollen:

Qa + Qc + Qi = Qv
Qf + Qe + Qa = Qr

Hierin bedueten

Qv die durch die Pumpe 518 angesaugte Gasmenge

Qf die Leckgasströmungsmenge im Gegenstrom zum Recycliersinn durch das Drehventil 520 und die Einführungszone 515 unter Hochdruck zum Speisebunker 250 unter Niederdruck

Qr die Menge des durch Rotation im Recyc Her sinn von

dem Drehventil 520 mitgenommenen Gases, die die Rolle

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eines Gaszirkulators spielt

Qe die Menge des vom Sammelbehälter 210 durch Leitung 517 zum Speisebunker 250 strömenden Gases.

Die nachstehend durchgeführten Versuche haben die genaue Funktionsweise des Rückführkreises entsprechend der Erfindung bewiesen;

Mahlprodukt	Drehge	pa in	pi in	ps in	pe in	! pv in
	schwindig	torr	torr	torr	torr	torr
	keit des
	Mahlferks
	U/min
granuliertes	15 000	67	200	78	7O	40
Polyäthylen	ti It	45	1OO	55	48	30
Durchmesser	Il M	38	60	45	4O	25
3 mm
granuliertes	15 000	34	45	44	36,E	2o
Polyäthylen
Durchmesser
4O -80 x.

Ein Rücklaufkreis gemäß der Erfindung wird durch irgendwelche geeigneten Einrichtungen gespeist und abgezogen. Gemäß Fig. 7 besitzt die dargestellte Mahlanlage einen Abzugszyklon oder eine Abzugseinrichtung 527 für Mahlgut, die mit einem oberen Auslaß 410 des Zyklons 210 in Verbindung steht, d. h. stromabwärts von der Mahlkammer 501 des Mahlwerkes 200 und stromaufwärts von der Einführungseinrichtung 515 dieser Kammer in jene des Mahlgutrücklaufes. Dar Speisebunker 250, der nicht in den Rücklaufkreis einbezogen ist, dient zur Zufuhr von zu brechen den Teilen mittels eines anderön Drehventils 53O₁ das zwischen diesem Bunker und die Einführungseinrichtung 515 für zu bre-

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chende ^Ipeile eingeschaltet ist.

Da uer Speisebunker 250 außerhalb des Rücklaufkreises angeordnet ist, ist das Drehventil 520 für den Umlauf von Mahlgut von einem aufstromseitigen Teil unter Niederdruck zu einem abstromseitigen Teil unter Hochdruck unmittelbar in der Abzugsleitung 517 ar. unteren Teil des Zyklons 210 angebracht.

-0er Zyklon 527 für den Abzug von Mahlgut steht mit einem Aufnahmebehälter 405 für gemahlenes Produkt in Verbindung. TJin Motor 525 treibt das Mahlwerk 200. Hin anderer Punker 526 zur Abkühlung von zu vermählendem Produkt steht nit dem Speisebun ker 25O in Verbindung. Ein Kühlkreis ähnlich dem in Fig. 5 dargestellten dient für den Umlauf eines durch Leitung 208 eingeführten Kältemittels in den Speisebunker 250, die Einführungsleitung 515, die Austragleitung 516 und das Sammel- und Trenngefäß 210. Schließlich wird das Kältemittel zum Kühlbunker 526 abgeführt. Die Vakuumerzeugung erfolgt durch den Filter 270 mittels nicht dargestellter Vakuumpumpen.

In den Sammelbehälter 210 ist ein Klassiermittel für Mahlgut integriert, und der obere Austritt 410 dient für relativ feines Ilahlgut zv/ecks überführung zum Austragzyklon 577, während ein unterer Auslaß für Rücklauf aus relativ grobem Mahlgut über das Jrehvantil 520 mit der Ablaufleitung 517 in Verbindung steht, die das Trenngefäß 210 und die Einführungsleitung 515 der Mahlkammer miteinander verbindet.

Die in Fig. 8 dargestellte Zerkleinerungsanlage hat Ähnlichkeit

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mit derjenigen nach Fig. 7, sie besitzt einen den Speisebunker 250 (wie in Fig. 6 dargestellt) einschliessenden Rücklaufkreis. Die Anlage weist auch einen durch Leitung 208 gespeisten Kälteini ttelumlauf auf, der die Einführungsleitung 515 und den Fnei sebunker 250 kühlt. Das Kältemittel wird schließlich in den Bunker 526 abgezogen. Ein Teil des Restgases wird abgezweigt, um die kalibrierte Leckgaseinführung unterhalb des Orehventiles 520 in die Einführungsleitung 515 zu gewährleisten. Der Austragzyklon 527 steht nit der Austragleitung 516 in Verbindung, die zwischen der Ilahlkammer 501 oder den .Mahlwerk 2OO und dem Trenngefäß 210 angeordnet ist. Die Verbindung erfolgt durch eine Umschalteinrichtung 528, die eine Rücklaufstellung 529 zun SammeIgefaß 21O und eine Abführstellung 530 zur Austrageinrich tung 527 aufweist.

Die in Fig. 9 dargestellte Zerkleinerungsanlage umfaßt einen identischen Rücklaufkreis, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, und den Speisebunker 250 umfaßt. Die Abtrennvorrichtung 21O ist mit einer Klassiereinrichtung 407 versehen, deren Austragauslaß 410 rait einem Auffanggefäß 234 für Mahlgut und deren Rücklaufauslaß 409 mit der Ablaufleitung 517 in offener Verbindung steht.

Eine Schleusenkammer 222 stellt die Verbindung zwischen dem Speisebunker 250 und einem Kühlbunker 526 her. Wie im vorhergehenden Fall ist die Anlage mit einem Kühlkreis, der einen Ein laß 208 und einen Auslaß 228 im Bunker 52P besitzt, und mit einem Wärneaustauschkreis ausgerüstet, dessen Finlaß 235 die Kälte-

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-20-

rückgewinnung im Behälter 405 gestattet und dessen Auslaß in dem Bunker 526 angeordnet ist.

In Fig. 10 ist eine Zerkleinerungsanlage gemäß der Frfindung dargestellt, die eine fortschreitende Zerkleinerung von zu vermählenden Teilen gestattet. Diese Anlage besitzt einen ersten oberen Rotor 201a von relativ kleinem Radius und einen letzten unteren Rotor 201b von relativ großem Padius, die beide innerhalb der ManIkammer 501 angeordnet und drehbar auf derselben Antriebswelle 204 angeordnet sind. Jeder Potor besitzt mehrere Fördarachaufeln 506a bzw. 50Cb, die sich radial von einer axialen Aufnahmezone für zu zerkleinerndes Material 507a bzw. 507k, deren Abmessungen für die Rotoren 201a und 201b im wesentlichen identisch sind, bis zum Umfang des entsprechenden Rotors erstracken. Die Mahlkammer501 besitzt außerdem eine Einrichtung 105 zur Schwerkraftüberführung von gebrochenem Material aus der zum Rotor 201a gehörigen ümfangsmahlzone 203a zur axialen Aufnahmezone 507b des folgenden Rotors 201b. Die axiale Aufnahmezone 507a des ersten Rotors 201a steht mit der Einführeinrichtung 515 für zu zerkleinerndes Material über eine Gleitfläche 104 in Verbindung, während die Ümfangsmahlzone 203b des letzten Rotors mit der Abzugseinrichtung 512 für Mahlprodukt in Verbindung steht. Die Mahlkammer 501 steht mit dem Speisebunker 250 über eine mit Ventilen 15 und 16 versehene Schleusenkammer in Verbindung, während die Ilahlkammer und die Abführleitung 512 miteinander durch eine mit Ventilen 9 und 10 ausge · rüstete Schleuse verbunden sind. Vakuumeinrichtungen umfassen eine Pumpe 232, dia durch Leitungen 19, 22 und 20 mit den beiden

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Schleusen und der Mahlkaimner 501 verbunden ist. Eine Umlauf leitung 208 für Kältemittel gestattet, die Mahlanlage zu kühlen.

Fig. 11 zeigt eine mahlanlage, die zur Arbeit bei tiefer Tempaatur ohne Zufuhr von Kältemittel, wie flüssigem Stickstoff, bestimmt ist. Sie umfaßt ein Mahlwerk 200 in Übereinstimmung mit Fig. 1 bis 4, also mit einem in einer Mahlkammer 501 angeordneten Rotor 201, einer ringförmigen Prallplatte 203, einer Antriebswelle 204 für den Rotor, einer Einführung 515 für zu zerkleinernde Teile und einerAustragleitung 512 für Mahlgut. Eine auf der Rotorantriebswelle 204 montierte Expansionsturbine 550 ist einem geschlossenen Kompressions- und Entspannungsgaskreis mit einem Kompressor zugeordnet, dessen Niederdruckansaugseite 551b mit dem Auslaß 55Ob der Expansionsturbine 55O und dessen Druckseite 551a mit dem Turbineneinlaß 55Oa verbunden ist. Die zwischen der Ansaugseite 551b des Kompressors und dem Auslaß 55Ob der Turbine angeordnete Durchgangsleitung 552 für entspanntes kaltes Gas steht bei 553 im Wärmeaustausch mit der Ringprallplatte 203 und der Wand der Mahlkammer 501 sowie bei 554 mit der Einführung 515 für zu zerkleinerndes Materials

Es ist zu bemerken, daß die Entspannungsturbine 550 und das Mahlwerk 200 zu ein und demselben Bauteil verschmolzen werden können, wenn der Rotor der Turbine 550 und der Rotor 201 der Mahlkammer zusammengefaßt werden. So gelangt man zu einer für Kältemittel völlig autonomen Anlage, denn die Entspannung des Gases in geschlossenem Kreis gewährleistet einerseits den Antrieb des Mahlwerkes und andererseits seine Abkühlung durch Austausch mit dem

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entspannten Gas bei 553 und 554.

Die I'rfindung ist anwendbar auf die Zerkleinerung jeglichen Materials bei Umgebungstemperatur oder bei tiefer Temperatur.

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Claims

Patentansprüche

1. Teilchenzerkleinerungsanlage für festes Material mit einer HahlkanTier, die von einer VTand im wesentlichen in Form eines Umdrehungskörpers um eine Achse begrenzt ist, nindestens einem koaxial in Inneren dar Mahlkammer angeordneten Rotor mit einem im wesentlichen zylindrischen Körper, der mit Zentrifugalfördereinrichtungen für zu brechende Teile versehen ist, die in regelmäßigem /"inkelah stand zur Kammerachse verteilt sind und sich jeweils radial von einer, inneren T±- nahneende für zu brechende Teile in einer axialen Aufnahmezone der zu brechenden Teile bis zu eineir. äußeren Abgabe— enäe für zu brechende Teile am äußeren Umfang des Rotors er ■ strecken und jeweils eine vordere Verlagerungsfläche (im Dreh sinn des Rotors) für zu zerkleinernde Teile aufweisen, ferner mit einer Einführung für zu zerkleinernde Teile in Verbindung mit der axialen Aufnahnezone des Rotors, einer ringförmigen Zerkleirerungsprallplatte im Inneren der Kammer gegebenenfalls vereinigt mit deren den Rotor umgebenden Wand, mit einer Austrageinrichtung für Mahlgut in offener Verbindung mit der IMfangsmahlzone in der Nähe der Ringprallplatte und mit einer die Wand der llahlkammer durchsetzenden Rotorantriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fördereinrichtung aus einer Schaufel besteht, die eine vordere Verlagerungsfläche mit einem völlig konkaven Profil von der inneren Aufnahmekante bis zur äußeren Abgabekante für zu brechende Teile besitzt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der vorderen Verlagerungsfläche im wesentlichen kreisbogenförmig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1", dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Abgabekänte das Profil der Vorderfläche im wesentlichen tangential zum äußeren Kreisumfang des Rotors ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Abgabekante das Profil der Vorderfläche und der äußere Kreisumfang des Rotors zwischen sich einen Winkel zwischen 0 und 10° einschliessen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der inneren Aufnahmekante das Profil der Vorderfläche ■im wesentlichen tangential zum inneren Kreisumfang der axialen Aufnahmezone des Rotors ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

an der inneren Aufnahmekante das Profil der vorderen Verlagerungsfläche und der innere Kreisumfang der axialen Aufnahmezone zwischen sich einen Winkel zwischen 0 und 10 einschliessen.

7w Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Mahlkammer drehbar auf derselben Antriebswelle mindestens ein erster Rotor von relativ kleinem Ra-

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dius und ein letzter Rotor von relativ großem Radius montiert sind und jeweils mehrere Fördermittel aufweisen, die sich radial von einer axialen Aufnahmezone für zu zerkleinerndes Material, deren Abmessungen im wesentlichen für den ersten und den letzten Rotor identisch sind, bis zum Umfang des entsprechenden Rotors erstrecken und daß die Hahlkammer ausserdem mindestens eine Überführungseinrichtung für Mahlgut aus der einem Rotor zugeordneten Umfangsmahlzone zur axialen Aufnahmezone des folgenden Rotors aufweist, wobei die axiale Aufnähmezone des ersten Rotors mit der Einführung für zu zerkleinerndes Material und die dem letzten Rotor zugordnete Umfangsmahlzone mit der Abzugseinrichtung für Mahlprodukte in offener Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Speisebunker mit zu zerkleinerndem Material oberhalb der Mahlkammer, der an seinem unteren Fnde mit einer vaschließbaren Entnahmeöffnung für zu zerkleinerndes Material in Verbindung mit der Einführung der Mahlkammer versehen ist, und eine Sammel- und Trenneinrichtung für Mahlgut, gegebenenfalls eingeschlossen in die Mahlkammer, aufweist,, ,die inihrem oberen Teil mit der Umfangsmahlzone der Kammer verbunden und mindestens in ihren unteren Teil mit einer Verschlußeinrichtung zur Gewinnung und zum Abzug von Mahlgut versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Rücklaufkreis mit Fluidislerung von Mahlgut aufweist,

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der mindestens die llahlkammer, die in Inneren d'er Mahlkaminer angeordnete Sammel- und Trenneinrichtung in ihrem Oberteil durch eine Abzugs leitung mit der xAuslaßeinrichtung für Mahlgut und in ihrem unteren Teil durch mindestens eine Förderleitung und einen Drehverteiler mit der Einführung der I'ahl kammer verbunden ist, aufweist, daß der Rücklaufkreis an Gasumwälzeinrichtungen für ein Trägergas außerhalb der Kahl kammer von letzterer zur Einführung zu zerkleinernden Materials angeschlossen ist und daß mindestens ein Spaisebunker über sein gegebenenfalls mit einem anderen Drehverteiler versehenes unteres Ende mit der Einführung der Mahl- ~ kammer verbunden ist und eins Abzugseinrichtung für Mahl gut mit diesam Rücklaufkreis stromabwärts von der riahlk amme r und stromaufwärts von der Einführung der Hahlkananer in Verbindung steht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufkreis des Mahlgutes auch den an seinem unteren Ende mit einem Drehverteiler versehenen'Speisebunker, die einerseits mit dem unteren Ende des Sammel- und Trennbeh,älters und andererseits mit dem Speisebunker verbunene Ablaufleitung einschließt und· daß der Speisebunker mit einer Einrichtung zur Zufuhr von zu zerkleinerndem Material, z. E. einem anderen Speisebunker, versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugseinrichtung für Mahlgut mit der zwischen der Mahl-·

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kammer und dem Sammel- und Trenngefäß angeordneten Abführungsleitung gegebenenfalls vermittels einer ümschalteinrichtung verbunden ist,, die eine Rücklauf stellung zum Sammel- und Trennbehälter und eine Abzugsstellung zur Austrageinrichtung umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch S₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Saimnel- und Trennbehälter mit einer Xlassiereinrichtung für das Mahlgut vereinigt ist und mindestens einen Rücklaufauslaß für relativ grobes Mahlgut, der mit der den Sammel und Trennbehälter und die Einführung der Mahlkammer verbindenden Ablaufleitung in Verbindung steht, und mindestens einen Abzugsauslaß für relativ feines Mahlgut aufweist, der mit der Austrageinrichtung für Mahlgut in Verbindung steht.

13. Vorrichtung nach Anspruch G für die Arbeit bei tiefer Tempeatur, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Speise bunker, die Ilahlkaroraer, die Einführungs- und Abführungseinrichtungenfür Teilchen und das Sammel- und Trenngefäß in einem Wärmeisolierr.antel angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchlaß für den Umlauf eines Wärmeaustauschmittels in Wärmekontakt mit mindestens der Gewinnungs- und Abzugseinr richtung für Mahlgut, an denen das Sammel- und Trenngefäß vorgesehen ist, und mindestens mit dem Abzug der Mahlkaitmer angeordnet ist, und dieser Wärmeaustauschkanal am einen Ende mit einem Einlaß für Wärmeaustauschmittel und am anderen

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Ende mit mindestens einer Finführungs- und Verteilungseinrichtung des kalten Kältemittels im Inneren eines Speise-bunkers in Verbindung steht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchlaßkanal für den Umlauf eines Kältemittels in T⁷Hrmekontakt mit mindestens den Einlaß für zu zerkleinerndes "lateial und mindestens einem Epeisebunker angeordnet ist und der Durchlaßkanal am einen Ende mit einem Einlaß für Kältemittel und am anderen Ende mit mindestens einer Einspritz- und Verteilungseinrichtung des Kältemittels in einen Speisebunker in Verbindung steht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 für die Arbeit unter einem regelbaren Druck unterhalb Luftdruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorantriebswelle mit Gasführungs- und/oder Trageinrichtungen zusammenarbeitet, die in der Wand der I'ahlkanimer angeordnet sind wie ein Labyrinth, aerodynamische oder aerostatische Lager, und daß die Mahlkammer mit Vakuumeinrichtungen in Verbindung . steht, v/obei ein kalibrierter Gasdurchgang durch die Führungs« und/oder Trageinrichtungen gewährleistet ist.

17. Vorrichtung zur Zerkleinerung von Teilen aus festen Material zur Arbeit bei tiefer Temperatur, bestehend aus einer Mahlkammer, die von einer Wand im wesentlichen von der Form eines Umdrehungskörpers um eine Achse begrenzt ist, mindestens einem koaxial im Inneren der Mahlkammer angeordneten Rotor

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mit einem Zylinderkörper, der mit Zentrifugal !Leiteinrichtungen für zu brechendes Material versehen ist, die in regelmäßigem Winkelabstand um die Kammerachse verteilt sind, deren jede sich radial von einem inneren Abnahmeende für zu zerkleinerndes Material in einer axialen Aufnahmezone des zu zerkleinernden Materials bis zu einem äußeren Ausschleuderende für zu zerkleinerndes Material am Außenumfang des Rotors erstreckt und deren jede im Drehsinn des Rotors eine vordere Verlagerungsfläche für zu zerkleinerndes Material aufweist, mit einer Einführung für zu zerkleinerndes Material in offener Verbindung mit der axialen Aufnahmezone des Rotors, einer ringförmigen Prallzerkleinerungs fläche im Inneren der Kammer, die gegebenenfalls mit der den Rotor umgebenden Kammerwand vereinigt ist, einem Mahlgutabzug in offener Verbindung mit der Umfangsmahlzone in der Nähe der Ringprallplatte und einer die Mahlkammerwand durchsetzenden Rotorantriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem mindestens eine auf der Rotorantriebswelle montierte Entspannungsturbine aufweist, der Turbinenrotor gegebenenfalls mit dem Mahlkammerrotor identisch ist, ein geschlossener Gaskompressions- und -entspannungskreis einen Kompressor umfaßt, dessen Ansaugseite unter Niederdruck mit dem ?uslaß der Entsp-annungsturbine und dessen Kochdruckseite mit dem Einlaß der Turbine in offener Verbindung steht, die Durchlaßleitung des auf Niederdruck entspannten Gases zwischen der Ansaugseite des Kompressors und dem Turbinenauslaß liegt und im Wärmeaustausch mit mindestens der Einführung für zu zerkleinerndes Material und gegebenenfalls mit der Mahlkammerwand angeordnet ist.

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10. Verfahren zum Zerkleinern von Teilen aus festem Material unter Anwendung einer Mahlkammer, die mindestens einen Schleuderrotor und eine mit dem Rotor zusammenwirkende ringförmige Aufprallplatte aufweist, wobei man zu zerklei nerndes Material in die Mahlkammer einführt und in eine axiale Aufnahmezone des Rotors bringt, in der durch Rotorumlauf die zugeführten Teile während ihres Durchlaufes unter Schleuderkraft von einem in der axialen Aufnahmezone gelegenen inneren Abzugsende bis zu einem an Außenumfang des Rotors gelegenen äußeren Aussahleuderende beschleunigt v/erden, die beschleunigten Teile von den äußeren Ausschleuderende gegen die Ringprallplatte geschleudert und durch Aufprall darauf gebrochen werden und. die gebrochenen Teilchen aus der Umfangsmahlzone nahe der Pingprallplatte entfernt und aus der Mahlkammer abgezogen werden, dadurch ger kennzeichnet, daß man dem zu zerkleinernden, durch die Hctordrehung beschleunigten Material eine vorbestimmte von der» inneren Abnahmesnde bis zum Süßeren Ausschleuäerende völlig konkave Schleuderbahn erteilt, deren mitlaufende Tangente, immer gegenüber dem Drehsinn des Rotors zurück- . liegt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß nan bei vorbestimmter Schleuderbahn am inneren Abnahmeende des zu zerkleinernden Materials die absolute 7-ufnahmegesckwin-. digkeit der zu zerkleinernden Teile und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors derart regelt, daß die relative Aufnahmegeschwindigkeit der Teile in Bezug zum Rotor eine Tangente zu der vorbestimmten Schleuderbahn ist.

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20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß - man in die MahIkaminer ein im Gleichstron nit dem zu zerkleinernden l'Iaterial umlaufendes Gas in einer Einführungszone zu der Ilahlkammer einführt und dia Gasströmungsmenge entsprechend der absoluten Aufnahmegeschwindigkeit des zu zerkleinernden Materials am inneren Abzugsende regelt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß nian mindestens in der Einführungszone einen regelbaren Druck unterhalb Luftdruck zwischen 10 torr und 200 torr aufrecht erhält.

22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels Fluidisierung mit einem Trägergas mindestens eien Teil des Mahlgutes in eine Trenn- und Sammelkammer und dann mittels eines Drehverteilers aus der Trennkammer in eine Einführungszone zur Ilahlkammer zurückleitet und daß man in der Einführungszone einen regelbaren Druck des Gasträgers oberhalb des regelbaren Gasdruckes aufrecht erhält, der in der Trenn- und SammeIkammer aufrecht erhalten ist.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man mittels eines Drehverteilers die Finführungszone zur Mahlkamiuer mit mindestens einer Kammer zur Speisung mit zu zerkleinerndem Material in offener Verbindung läßt und in der Einspeisungskammer einen regelbaren Druck des Trägergases unterhalb des regelbaren Druckes dieses Gases aufrecht erhält, der in der Trenn- und SammeIkammer aufrecht erhalten

wird.

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