DE3729317C2 - - Google Patents
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- DE3729317C2 DE3729317C2 DE19873729317 DE3729317A DE3729317C2 DE 3729317 C2 DE3729317 C2 DE 3729317C2 DE 19873729317 DE19873729317 DE 19873729317 DE 3729317 A DE3729317 A DE 3729317A DE 3729317 C2 DE3729317 C2 DE 3729317C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
- B02C17/04—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls with unperforated container
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende
Mahleinrichtung zum Mahlen eines Ausgangsmahlgutes und
vorzugsweise zum Klassieren des gemahlenen Mahlgutes.
Die Gesamteinrichtung soll eine kompakte Einheit bilden,
innerhalb der die Mahlkörper insbesondere in Form von
Mahlkugeln als Mahlmedium einem speziellen Fliehkraft-
Fluidisierungseffekt unterworfen sind.
Die bekannten Mahleinrichtungen, beispielsweise Trommel
mühlen mit um vertikaler oder horizontaler Achse
rotierenden Trommeln, sind je nach den gestellten An
forderungen für einen chargenweisen oder einen kontinu
ierlichen Mahlprozeß konstruiert. Die kontinuierlichen
Mahleinrichtungen sind modifizierte, chargenweise
arbeitende Mahleinrichtungen und enthalten ein System
zur Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Fördergas
strömung, ein System zum kontinuierlichen Zuführen des
zu mahlenden Mahlgutes und ein Austragsleitungssystem
zum Abführen des mit dem gemahlenen Mahlgut beladenen
Fördergasstromes. Dem Austragsleitungssystem ist strom
abwärts ein Separator oder Klassierer zugeordnet. Die
bekannten Mahleinrichtungen umfassen eine um eine
Vertikalachse rotierende Kugelmühle mit einem Rotor, der
einen Bestandteil eines Mahlbehälters bildet, der einen
Deckel aufweist, wobei in dem Rotor ein Mahlmedium ins
besondere in Form von Stahlkugeln (im folgenden auch nur
noch als "Kugeln" bezeichnet) in einer Kreislaufbewegung
gehalten werden, um das zu mahlende Ausgangsmaterial
durch Druck und/oder Stoß- und Schereinwirkung im Zu
sammenwirken mit dem Behälterdeckel zu zerkleinern.
Die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen
(KOKAI) Nr. 57-2 09 649 und Nr. 58-3 650 behandeln der
artige um vertikale Achse rotierende und kontinuierlich
arbeitende Kugelmühlen. Zum Zwecke des besseren Ver
ständnisses sind Ausführungsformen dieser Kugelmühlen in
den Fig. 2a und 2b dargestellt.
Fig. 2a zeigt eine Querschnittsansicht einer um eine
vertikale Achse rotierenden Kugelmühle entlang einer
Vertikalebene, die durch die Vertikalachse der Mühle ge
legt ist. Ein zur Vertikalachse X koaxialer, rotieren
der Mahlbehälter 1 hat einen horizontal liegenden Boden
B und eine sich kontinuierlich nach oben erweiternde
Mantelfläche A. Der Mahlbehälter 1 ist mit einem Deckel
3 verschlossen. Der Deckel 3 hat einen konkaven Ring
raumabschnitt und einen zentralen ebenen Deckabschnitt.
Der konkave Ringraumabschnitt ist nach unten hin offen
und hat in einer vertikalen Querschnittsansicht ein im
wesentlichen halbkreisförmiges Profil. An dem Behälter 1
ist zum rotierenden Antrieb desselben eine Antriebswelle
2 befestigt.
Bei einer derartigen Kugelmühle bewegen sich die Kugeln
bei rotierendem Mahlbehälter 1 von dem Behälterboden
entlang der Innenmantelfläche des konkaven Ringab
schnitts nach oben und dann entlang des konkaven Profils
des Ringraumes des Deckels 3, bevor sie wieder nach
unten auf den Behälterboden B fallen. Dieser Umlauf der
Kugeln erfolgt im Querschnitt betrachtet entlang jeder
Vertikalebene, die die Vertikalachse X einschließt, so
lang der Behälter 1 mit entsprechender Geschwindigkeit
angetrieben wird.
Fig. 2b zeigt einen Querschnitt entsprechend Fig. 2a
einer anderen Kugelmühle mit um eine vertikale Achse
rotierendem Mahlbehälter. Diese Kugelmühle gemäß Fig. 2b
entspricht weitgehend der Kugelmühle gemäß Fig. 2a, wo
bei jedoch der Mahlbehälter 4 eine abgewandelte Form
hat. Bei dem Behälter 4 hat der eigentliche Mahlraum die
Form eines Ringraumes, der einen zentralen, nach oben
gerichteten Kegelstumpf umgibt. Die innere Umfangsfläche
A des Ringraumes und die äußere Umfangsfläche C des
Kegelstumpfes 5 bilden umgekehrte Konen, die in einer
die Ache umfassenden Vertikalebene im Querschnitt be
trachtet nach unten gerichtet sind. Der Ringraum hat
eine umlaufende ringförmige Bodenfläche B. Wie bei der
in Fig. 2a dargestellten Kugelmühle fallen die Mahl
kugeln von der konkaven Innenfläche des Deckels 3 nach
unten, wobei sie auf die geneigte Außenfläche C des
Kegelstumpfes 5 auftreffen und sich dann zum Boden B
weiterbewegen.
Bei den Kugelmühlen gemäß den Fig. 2a und 2b erfolgt der
Mahlprozeß hauptsächlich dadurch, daß die Mahlkugeln
entlang der Fläche A des rotatorisch angetriebenen Mahl
behälters 1 entlanggleiten. Die Gleitbewegung ist dabei
in zwei Komponenten aufgeteilt, und zwar einmal in die
nach oben gerichtete Gleitbewegung der Kugeln und zum
anderen in eine Gleitbewegung der Kugeln, die durch eine
Differenz zwischen einer Geschwindigkeit der Fläche A in
einer tangentialen Richtung und einer Geschwindigkeit
der Kugeln bewirkt ist, die um die Vertikalachse in
einer tangentialen Richtung umlaufen.
Die Fläche A rotiert bei diesen beiden Kugelmühlen gemäß
den Fig. 2a und 2b in der gleichen Tangentialrichtung,
in der auch die Kugeln umlaufen, da die Fläche A einen
integrierenden Teil des rotierenden Behälters 4 bildet.
Unter diesen Bedingungen ist die Differenz der
Tangentialgeschwindigkeit zwischen der Fläche A und den
Kugeln nicht groß, so daß als Ergebnis davon der Mahl
effekt durch Kompressions- und/oder Stoß- und Scher
wirkung nur gering ist.
Die Drehbewegungen der Behälter 1 und 4 erzeugen Zentri
fugalkräfte, die auch auf die Kugeln übertragen werden,
so daß die Kugeln dazu gezwungen werden, sich entlang
der Fläche A nach oben zu bewegen und damit potentielle
Energie zu speichern. Bei der Kugelmühle gemäß Fig. 2a
geht diese potentielle Energie nahezu verloren oder wird
verbraucht, wenn die Kugeln von der Unterseite des
Deckels 3 zurück auf den Boden 4 fallen, was zur Folge
hat, daß die Kugeln nur noch eine geringe Energie haben,
um im Bereich des Bodens B einen Mahleffekt zu bewirken.
Bei der Kugelmühle gemäß Fig. 2b fallen die Kugeln von
der Unterseite des Deckels 3 auf die geneigte Fläche C
und prallen von dieser Fläche wieder zurück, wodurch sie
eine Radialkraft erhalten. Dieses bedeutet, daß ein Teil
der potentiellen Energie jeder Kugel in kinetische
Energie umgeformt wird, die zum Mahlen durch
Kompressions- und/oder Stoß- und Schereinwirkung nutzbar
ist. Ein wesentlicher Anteil der potentiellen Energie
geht jedoch verloren, wenn die einzelne Kugel auf die
schrägstehende Fläche C auftrifft. Wie bereits erwähnt
besteht ein Problem bei üblichen Mahleinrichtungen, d.h.
Kugelmühlen mit um vertikale Achsen rotierenden Mahl
behältern, darin, daß die der Mahleinrichtung zugeführte
Energie nicht zufriedenstellend zum Mahlen durch
Kompressions- und/oder Stoß- und Schereinwirkung ausge
nutzt wird sondern zu einem großen Teil als Wärmeenergie
verbraucht bzw. verloren geht, so daß die Energieaus
beute zum Mahlen nur gering ist.
Bei den üblichen, chargenweise arbeitenden Mahleinrich
tungen besteht ein ernsthaftes Problem auch darin, daß
ein wesentlicher Anteil des Mahlgutes einem übermäßigen
Mahlprozeß ausgesetzt ist. Eine durchschnittliche Korn
größe des gemahlenen Mahlgutes muß größer sein, wenn
eine mittlere Verweilzeit des Mahlgutes in der Mahlein
richtung verringert wird, um ein derartiges übermäßiges
Zermahlen zu vermeiden.
Bei einer kontinuierlichen Mahleinrichtung als Weiter
entwicklung einer chargenweise arbeitenden Mahleinrich
tung kann ein solches übermäßiges Zermahlen in gewissem
Umfang reduziert werden, da die meisten der gemahlenen
Feinpartikel in kontinuierlicher Weise aus der Mahlein
richtung ausgetragen werden. Bei den üblichen
kontinuierlichen Mahleinrichtungen läßt sich in der
Praxis ein solches derartiges übermäßiges Zermahlen je
doch nur bis zu einem gewissen Umfang vermeiden.
Nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende Mahleinrichtungen
sind auch noch in weiteren Druckschriften beschrieben.
So zeigt die DE-PS 6 66 249 eine Mahleinrichtung I mit einem
zweigeteilten Behälter. Dieser Behälter hat ein stationäres
Behälteroberteil mit einer im wesentlichen vertikalen Innenfläche,
die schräg verlaufende Längsrippen mit dazwischen
liegenden Rinnen bzw. Nuten aufweist, und ein rotatorisch
angetriebenes Behälterunterteil mit einem kegelförmigen Boden.
Das Behälteroberteil reicht nicht bis zu diesem Boden sondern
begrenzt nur einen oberen Ringabschnitt der Behälterwand insgesamt.
Die DE-PS 7 07 525 behandelt eine Mahleinrichtung II mit einem
zweigeteilten Behälter, der einen Stator in Form eines Behälteraußen-
bzw. Behälteroberteils mit einer vertikalen Innenwand
aufweist, die mit im wesentlichen vertikal verlaufenden Rippen
versehen ist, wobei das Statorteil zusätzlich noch einen ringförmigen
bzw. flanschartig nach innen gezogenen Bodenabschnitt
hat. Das Behälterinnenteil ist als Rotor ausgebildet und besteht
im wesentlichen aus einem Boden mit einem zentralen,
kegelstumpfförmigen Innenwandabschnitt und einem daran anschließenden
ringförmigen, im wesentlichen horizontal verlaufenden,
ungleichförmigen Bodenabschnitt aufgrund von radial
gerichteten Rippen. Die ringförmige Bodenfläche schließt sich
im wesentlichen an den schräg nach unten gerichteten, ringförmigen
Bodenabschnitt des Behälteraußenteils an, woraus eine
relativ flache, umgekehrt konische Bodenfläche resultiert,
bei der sich das Behälteraußenteil nahezu bis zum Behälterboden
erstreckt.
In der DE-AS 16 07 562 ist eine Mahleinrichtung III mit einem
zweigeteilten Behälter und darin aufgenommenen freibeweglichen
Mahlkörpern beschrieben. Der Behälter hat ein Behälterober-
bzw. Behälteraußenteil mit einer vertikalen und gleichförmigen
Innenfläche und ein als Rotor ausgebildetes Behälterunter-
bzw. Behälterinnenteil mit einer umgekehrt konischen
und kegelstumpfförmigen Wandfläche, die sich mit ihrem oberen
Rand an die vertikale Innenfläche des Behälteraußenteils anschließt,
das nur einen oberen Randabschnitt des Gesamtbehälters
bildet.
Die drei bekannten Mahleinrichtungen I, II und III sind
insoweit im wesentlichen äquivalent, als die Mahlkörper
in Form von Kugeln während der sich wiederholenden Kreisläufe
nach unten fallen und schlagartig auf die Innenflächen
des rotierenden Behälterunterteils auftreffen. Die Einrichtungen
I, II und III basieren auf der gemeinsamen Idee, daß ein wirksamer
Mahlprozeß unter Anwendung des Zentrifugalprinzips hauptsächlich
durch das heftige Aufprallen der Mahlkugeln gegen die
Innen- bzw. Bodenfläche des zweigeteilten Behälters erreicht
wird, und zwar aufgrund von verschiedenen, sich überlagernden
Umlaufbewegungen der Mahlkugeln, wobei zu diesen sich überlagernden
Umlaufbewegungen auch noch unregelmäßige Bewegungen
der Mahlkugeln hinzukommen, und zwar bedingt durch die Rippen
bzw. Nuten und die plötzlichen Bewegungsänderungen der Mahlkugeln
im Bereich von Behälterecken. Diese Bewegungskomponenten
bzw. Einflußgrößen führen dazu, daß die Mahlkugel eine erhöhte
Wahrscheinlichkeit erhält, schlagartig auf das zu mahlende
Gut aufzuprallen, so daß das Mahlgut in Stücke zerschlagen
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte,
kontinuierlich arbeitende Mahleinrichtung zu schaffen, bei
der, verglichen mit den üblichen Mahleinrichtungen, der
energetische Wirkungsgrad beträchtlich erhöht ist,
während ein Zerschlagen oder übermäßiges Zermahlen des Mahl
gutes weitgehend verhindert werden soll. Die Mahleinrichtung
mit dem ihr zugeordneten Zentrifugalklassierer kann im wesentlichen
als eine Weiterbildung einer in der japanischen Patentanmeldung
Nr. 60-2 65 379 beschriebenen Mahleinrichtung angesehen
werden.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe dienen
die Merkmale gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Mahleinrichtung ist die gesamte Innenfläche
des zweigeteilten Mahlbehälters sowohl bezogen auf den
vertikalen Querschnitt als auch den horizontalen Querschnitt
in jedem Behälterbereich gemäß einem Ovoid- bzw. Ellipsenprofil
gleichmäßig gekrümmt, wobei sich außerdem das Behälteraußenteil
nahezu bis zu dem Boden des Behälters erstreckt. Dadurch wird
der Zentrifugal-Mahlprozeß beträchtlich und wirkungsvoll verbessert
aufgrund von zwei sich überlagernden, gleichmäßigen
Kreislaufbewegungen der Mahlkugeln sowohl in vertikalen als
auch in horizontalen Bewegungsbahnen, wodurch ein schlagartiges
Aufprallen der Mahlkugeln gegen die Innenflächen des Mahlbehälters
entfällt. Während bei den bekannten Mahleinrichtungen
I, II und III die unregelmäßigen Bewegungen der Mahlkugeln in
Verbindung mit dem schlagartigen Aufprallen derselben auf den
Behälterboden bei dem Mahlgut zu Trennungsbrüchen führen,
führt bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Bewegung der
Mahlkugeln zu einem "interkristallinen Aufbrechen" des Mahlgutes.
Ein Trennungsbruch führt bei dem Mahlgut zu relativ
großen Partikeln, während ein interkristalliner Bruch zu einer
demgegenüber beträchtlich kleineren Partikelgröße im Submikronbereich
führt. Diese kleineren Partikel werden an den Kristallzwischenflächen
abgetrennt, und zwar aufgrund eines sogenannten
"Abscher-Mahleffektes", der im Bereich der Oberflächen der
miteinander in Kontakt kommenden Materialien auftritt. Aufgrund
der erfindungsgemäßen Zuordnung eines Zentrifugalklassierers
wird neben dem kontinuierlichen Austrag des auf die vorgesehene
Korngröße zermahlenen Gutes gleichzeitig auch ein positive
Fluidisierung des sich in dem Mahlprozeß befindenden Materials
erreicht. Diese Fluidisierung wird dadurch erreicht, daß durch
über eine große Fläche des Behälteraußenteils verteilte Durchbrüche
bzw. Perforierungen Luft in den Behälter einströmt, und
zwar bedingt durch den Zentrifugalklassierer, der oberhalb des
Mahlbehälters angeordnet ist, und der dazu dient, die während
des Mahlprozeßes erhaltenen feineren und gröberen Partikel
zu klassieren, wobei die feineren Partikel kontinuierlich
aus der Vorrichtung herausgefördert werden, während die gröberen
Partikel kontinuierlich in den zweigeteilten Mahlbehälter
zurückfallen. Bei dem erfindungsgemäß angewandten positiven
Fluidisiersystem verbleiben die feineren Partikel eine beträchtlich
kürzere Zeit in dem Mahlbehälter als bei den bekannten
Mahleinrichtungen I, II und III, bei denen eine derartige positive
Fluidisierung nicht stattfindet. Die kurze Verweilzeit der
feineren Partikel führt dazu, daß das ausgetragene Feingut
eine gleichmäßige mittlere Korngröße mit nur geringen Abweichungen
nach oben und unten hat, wobei gleichzeitig gewährleistet
wird, daß nur die gröberen Partikel einschließlich des
neu zugeführten Mahlgutes erneut dem Mahlprozeß unterworfen
werden, was zu einer beträchtlichen Energieeinsparung gegenüber
solchen Systemen führt, bei denen auch bereits auf die gewünschte
Korngröße zermahlene Feinpartikel weiterhin in dem Mahlbehälter
verbleiben und weiter zerkleinert werden. Ein weiterer Grund
für die Verringerung des Energiebedarfs besteht darin, daß
bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Mahlkörper nicht wie
bei den bekannten Einrichtungen I, II und III mit großer Kraft
gegen die Behälterwände aufprallen, was zu unnützen Energieverlusten
führt.
Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Mahleinrichtung
liegen somit darin:
- 1. der Mahlbehälter hat einen Ringraum mit einer speziellen Querschnittsgestaltung in Form eines Ovoid- bzw. Ellipsenprofils, wodurch ein gleichmäßiger Umlauf der Mahlkörper und eine "weiche Landung" der Mahlkörper auf der Innenseite des Behälterinnenteils erreicht wird, was insgesamt zu einer "Scherzerkleinerung" mit dem Ergebnis von "interkristallinen Brüchen" führt, was auch einen geringeren Energiebedarf mit sich bringt;
- 2. das stationäre Behälteraußenteil erstreckt sich bis zum unteren Ende des Ovoid- bzw. Ellipsenprofils, so daß in Umfangsrichtung auch dieses Behälteraußenteil die gesamte Mahlbehälterwand bildet. Dadurch können in dem stationären Behälteraußenteil eine Vielzahl von Perforierungen bzw. Durchbrüchen angebracht sein, d. h. Durchbrüche, die bis zum unteren Rand des Behälteraußenteils reichen, woraus sich die unter Punkt (3) beschriebenen Effekte ergeben; das rotierende Behälterinnenteil weist keine Durchbrüche auf;
- 3. infolge einer großen Anzahl von Durchbrüchen in dem Behälteraußenteil kann eine große Luftmenge in den Mahlbehälter einströmen, was zu dem erwünschten positiven Fluidisiereffekt führt, der wiederum bewirkt, daß die auf die gewünschte Korngröße zerkleinerten Partikel nicht zu lange Zeit dem Mahlprozeß ausgesetzt sind, sondern bereits nach kurzer Verweilzeit mittels des Zentrifugalklassierers aus dem Mahlprozeß herausgeführt werden, während gröbere Partikel wieder in den Mahlprozeß zurückgelangen. Dadurch wird Feinkorn mit einer erwünschten Partikelgröße erhalten, die in der Masse nur geringfügig von der mittleren erwünschten Partikelgröße abweicht.
Verglichen mit einer Kugelmühle gemäß den Fig. 2a oder
2b, bei der ein integrierter Drehbehälter vorgesehen ist,
in dem die Mahlkugel untergebracht ist, wird bei der er
findungsgemäßen Einrichtung eine erhöhte Tangentialge
schwindigkeitsdifferenz zwischen jeder Mahlkugel und der
Innenfläche des ringförmigen Mahlraumes erreicht, in
dem das äußere Mahlbehälterteil entweder stationär ist
oder zu einer entgegengesetzten Drehbewegung angetrieben
wird wie das innere Behälterteil. Eine derartige erhöhte
Tangentialgeschwindigkeitsdifferenz führt zu einem be
trächtlich verbesserten Mahleffekt durch Kompressions-
und/oder Stoß- und Schereinwirkung.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Einrich
tung besteht darin, daß die Mahlkugeln dazu gebracht
werden, im Bereich des unteren Kammerabschnittes von der
inneren konkaven Fläche des äußeren Behälterteils in
einer parabelförmigen Bewegungsbahn gegen die gegenüber
liegende Fläche, d.h. die geneigte konkave Seitenfläche
des inneren Behälterteils zu fliegen, so daß die Kugeln
nicht in wesentlichem Umfang auf diese Oberfläche auf
prallen sondern in einer im wesentlichen tangentialen
Bewegungsrichtung auf diese Oberfläche auftreffen. Eine
derartige tangential "Landung" führt dazu, daß die
potentielle Energie, die jeder Kugel erteilt wird,
während sie entlang der Innenmantelfläche des äußeren
Behälterteils nach oben kriecht, mit hohem Wirkungsgrad
in kinetische Energie umgewandelt wird, so daß der
Energieinhalt der Mahlkugeln nicht für den Mahlprozeß
verloren geht und insgesamt nur ein geringer
Energieverlust stattfindet.
Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die oben beschriebene
Kugelbewegung nicht auf den oberen Kammerabschnitt bzw.
Kammerbereich ausgedehnt ist. Dadurch kann der Zentri
fugalklassierer in dem oberen Kammerbereich unterge
bracht werden, und die Klassierung kann ohne Beein
trächtigung durch die durch Fliehkraft fluidisierten
Mahlkugeln gleichzeitig mit dem Mahlprozeß stattfinden.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lassen sich grob
körnige Mahlgüter zerkleinern und klassieren, beispiels
weise Schlacke, Portlandzementklinker, Calciumcarbonat,
Kohle, Glimmer, Keramikrohstoffe wie beispielsweise
Aluminiumoxid, usw.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt einer kontinuierlich
arbeitenden Mahleinrichtung mit integrierter
Klassierungseinrichtung zum gleichzeitigen Mahlen
und Klassieren;
Fig. 2a und 2b vertikale Axialschnitte von den Aus
gangspunkt der vorliegenden Erfindung bildenden
Mahleinrichtungen;
Fig. 3a bis 3e Diagramme von verschiedenen Rotationsge
schwindigkeitsmustern für den Antrieb des
rotierenden Mahlbehälterteiles einer Mahleinrich
tung gemäß Fig. 1;
Fig. 4 und 5 vertikale Schnittansichten von zweige
teilten Mahlbehältern der erfindungsgemäßen Mahl
einrichtung;
Fig. 6 und 7 Diagramme der Korngrößenverteilung des Aus
gangsmaterials und des mittels einer üblichen
Einrichtung und mittels der erfindungsgemäßen
Einrichtung gemahlenen fertigen Mahlgutes.
Gemäß Fig. 5 enthält eine nach dem Fliehkraft-Fluidisie
rungsprinzip arbeitende erfindungsgemäße Mahl- und
Klassiereinrichtung einen symmetrischen Mahl- und Trenn
behälter 6, 7 mit einer Vertikalachse X. Der Behälter
umfaßt ein inneres rotierendes Behälterteil bzw. einen
Rotor 6 und ein stationäres äußeres Behälterteil oder
Stator 7, die beide zusammengefaßt einen nach oben
offenen Ringraum G begrenzen. Der Rotor 6 umfaßt einen
innenliegenden nach oben gerichteten kegelstumpfförmigen
Abschnitt und einen daran anschließenden sich radial
nach außen erstreckenden Ringabschnitt 6a; der kegelstumpf
förmige Abschnitt hat eine eingeschnürte Oberfläche 6b
und eine demgegenüber vergrößerte Bodenfläche 6c sowie
eine sich im Querschnitt von der Oberfläche bzw. Ober
seite 6b in radialer Richtung bogenförmig nach unten
vergrößernde Seitenfläche D, d.h. die Seitenfläche hat,
bezogen auf eine durch die Achse X gelegten Vertikal
ebene im Querschnitt eine konkave Form. Der Innenbereich
des Behälters 6 ist mit einer Auskleidung 6d versehen,
die den wesentlichen Bereich der sich kegelstumpfförmig
nach unten erweiternden Seitenfläche D einnimmt, entlang
welcher die Mahlkugeln nach unten gleiten. Der untere
Randbereich des Ringabschnitts 6a und ein oberer Ringab
schnitt der Seitenfläche D liegen außerhalb dieser Aus
kleidung 6d.
Der Stator 7 umfaßt eine Umfangswand, die das innere
Behälterteil (Rotor) 6 umgibt; diese an sich ringförmige
Wand hat nach oben hin einen sich kontinuierlich ver
kleinernden Innendurchmesser, derart, daß die Innen
fläche E, bezogen auf eine durch die Achse X gelegte
Vertikalebene im Querschnitt konkav geformt ist. Das
äußere Behälterteil (Stator) 7 hat an seinem unteren
Ende einen radial nach innen gerichteten Ringflansch 7a.
Das äußere Teil 7 ist vorzugsweise im Bereich seiner
Innenfläche insgesamt mit einer Auskleidung versehen.
Die Rotor- und Statorteile 6 und 7 sind im Bereich ihrer
unteren flanschförmigen Ringabschnitte miteinander in
Gleitkontakt, derart, daß der untere Ringflansch 7a auf
dem äußeren Randbereich des Ringabschnitts 6a aufliegt.
Die Innenwände bzw. Seitenflächen D und E der Rotor- und
Statorteile 6 und 7 des Behälters gehen bündig ineinan
der über, so daß der Ringraum G, bezogen auf eine durch
die Achse X gelegte Vertikalebene, im Querschnitt die
Form eines oben abgeschnittenen Ovoids hat. Die Längs
achse Y des Ovoids schneidet die Vertikalachse X des Be
hälters in einem Punkt Z oberhalb der Oberfläche 6b des
inneren Behälterteils 6.
Das innere Behälterteil 6 ist mit einer Antriebswelle 2
verbunden, die sich von der Bodenfläche 6c in Richtung
der Vertikalachse X nach unten erstreckt. Gemäß Fig. 4
kann zwischen dem inneren Behälterteil 6 und dem äußeren
Behälterteil 7 im Bereich der unteren, in Kontakt mit
einander stehenden Ring- bzw. Flanschabschnitte ein in
Umfangsrichtung verlaufender Ringspalt vorgesehen
sein, durch den Luft in den Innenraum des Behälters 6, 7
eingeblasen werden kann; die Breite des Ringspaltes
liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10-30% des
Durchmessers der kleinsten Mahlkugeln.
Für den Mahlprozeß werden die Mahlkugeln in den durch
die Seiten- bzw. Innenwandflächen D und E gebildeten
Ringraum G gegeben, und anschließend wird das zu
mahlende Gut eingefüllt. Der Rotor wird mittels der An
triebswelle 2 zusammen mit dem eingefüllten Mahlgut in
Rotation versetzt. Dadurch werden die Mahlkugeln durch
die Fliehkraft radial nach außen bewegt mit dem Er
gebnis, daß die Kugeln aufgrund ihrer kinetischen
Energie entlang der stationären Innenwandfläche E des
Statorteils nach oben wandern und dann, einer
parabolischen Kurve folgend, von der Statorfläche E nach
innen fliegen, um in einer tangentialen Richtung weich
auf der rotierenden Seitenfläche D des Statorteiles auf
zutreffen. Die Kugeln bewegen sich dann entlang der
rotierenden Seitenfläche D nach unten, um, bezogen auf
eine die Achse X schneidende Vertikalebene im Quer
schnitt betrachtet, einen Bewegungszyklus zu vollenden.
Dieser Umlaufzyklus jeder Kugel wiederholt sich kontinu
ierlich solange, wie der Rotor des Behälters umläuft.
Bei der Rotation des Rotors werden die Kugeln weiterhin
in einer senkrecht zur Vertikalachse X liegenden
Horizontalebene in Umfangsrichtung zu einer Bewegung mit
einer Geschwindigkeit angetrieben, die kleiner ist als
die Rotationsgeschwindigkeit des Rotorteiles. Die Kugeln
werden demzufolge in zwei sich überlagernden Bewegungs
richtungen angetrieben, d.h. in einer ersten Bewegungs
richtung in einer die Vertikalachse X einschließenden
Vertikalebene und in einer zweiten Bewegungsrichtung um
die Vertikalachse X (ähnlich der Umlaufbahn der Erde um
die Sonne), und zwar in einer die Vertikalachse X senk
recht schneidenden Horizontalebene.
Infolge der Überlagerung dieser beiden Bewegungen folgt
jede Kugel innerhalb des Ringraumes G im wesentlichen
einer schraubenlinienförmigen Umlaufbewegung um das
Rotorteil des Behälters, ähnlich dem Profil der
schraubenlinienförmigen Drehungen eines Faserabschnittes
eines Seiles. Diese schraubenlinienförmig umlaufende Be
wegung der Kugeln führt zu dem Phänomen, welches hier
als "Fliehkraft-Fluidisierung" bezeichnet ist.
Für diese Fliehkraft-Fluidisierung der Kugeln ist die
stationäre Innenwandfläche E des Statorteils 7 verant
wortlich, indem eine Geschwindigkeit, die kombiniert ist
aus der Umfangsgeschwindigkeit der Kugeln um die Rotor
fläche D und der Wanderungsgeschwindigkeit der Kugeln
entlang der Innenwandfläche E, äquivalent ist einer
Differenzgeschwindigkeit zwischen der Kugel und der
Innenwandfläche E. Wenn das äußere Behälterteil 7 zu
einer Drehbewegung entgegengesetzt zur Drehbewegung des
inneren Behälterteils 6 angetrieben wird, wird die
Differenzgeschwindigkeit zwischen den Kugeln und der
Innenwandfläche E vergrößert. Diese vergrößerte
Differenzgeschwindigkeit verbessert den Mahleffekt durch
Druck- und/oder Stoß- und Schereinwirkung.
Der Energieverlust jeder Kugel infolge des Auftreffens
auf die Seitenfläche D ist sehr klein, da die Kugel
tangential auf die Innenfläche D auftrifft und sich
stoßfrei entlang der Seitenfläche D bewegt. Bei der Ab
wärtsbewegung der Kugel entlang der konkaven Seiten
fläche D wird die potentielle Energie der Kugel, die
diese während der Aufwärtsbewegung entlang der Innen
wandfläche E erhalten hat, in kinetische Energie umge
wandelt, wodurch die Kugel zwangsläufig radial nach
außen bewegt wird. Damit ist der Verlust an einmal der
Kugel erteilter Energie nur sehr gering, so daß die auf
gebrachte Energie wirksam für den Mahlprozeß ausgenutzt
wird.
Das Mahlgut wird während der Abwärtsbewegung der Kugeln
entlang der Seitenfläche D einen wirkungsvollen Scher-
Mahlprozeß unterworfen, da die Kugeln zwangsläufig zu
einer Gleitbewegung entlang der Seitenfläche D gebracht
werden.
Bei der auf dem Prinzip der Fliehkraft-Fluidisierung be
ruhenden erfindungsgemäßen Mahl- und Klassiereinrichtung
kann die Rotationsgeschwindigkeit des inneren Behälter
teils konstant sein. Die Drehgeschwindigkeit kann
alternativ entweder in einer regelmäßigen oder
konstanten Weise oder in einer unregelmäßigen bzw. im
pulsartigen Weise verändert werden. Diese Veränderung
der Drehgeschwindigkeit führt zu einer unregelmäßigen
Bewegung der Kugeln, wodurch der auf Scherwirkung be
ruhende Mahlprozeß verbessert wird.
Die Fig. 3a bis 3e zeigen die Veränderungen der Drehzahl
N, die der Rotorteil des Behälters 6 erfahren kann. Das
Rotorteil 6 des Behälters kann gemäß Fig. 3a mit einer
konstanten Drehzahl N angetrieben werden; es besteht
gemäß Fig. 3b die Möglichkeit einer Drehzahlveränderung
gemäß einer Sinuslinie; gemäß Fig. 3c besteht die Mög
lichkeit zu einer Veränderung des Drehgeschwindigkeits
musters derart, daß die Drehzahl während bestimmter
Zeiträume jeweils auf einem oberen und auf einem unteren
Niveau gehalten wird; gemäß Fig. 3d folgt die Geschwin
digkeitsveränderung einem sägezahnförmigen Muster der
art, daß die Drehzahl N jeweils in gleichen Zeiträumen
einerseits auf eine Maximaldrehzahl ansteigt und dann
wieder auf eine Minimaldrehzahl abnimmt; gemäß Fig. 3e
ist auch ein modifiziertes Sägezahnmuster der Drehzahl
veränderung möglich derart, daß die Drehzahl N sich all
mählich steigernd auf einen Maximalwert ansteigt und
dann wieder schnell auf einen Minimalwert abfällt.
Die Seiten- bzw. Innenwandflächen D und E haben in der
oben beschriebenen Weise jeweils konkave Flächen, und
zwar bezogen auf eine Schnittansicht in einer die
Vertikalachse X einschließenden Ebene, wobei sich Boden
abschnitte unterschiedlicher Krümmungsradien aneinander
anschließen, um den Mahlprozeß zu verbessern. Gemäß Fig.
4 ist R1 der Radius der Innenwandfläche E, wobei der
Krümmungsmittelpunkt auf der Vertikalachse X liegt; der
Radius R3 ist der Radius der Seitenfläche E des
kegelstumpfförmigen Innenabschnittes. Die Innenfläche E
hat an ihrem unteren Ende im Bereich des Ringflansches
7a einen Innenradius R2. Das untere Ende der Innen
wandfläche E hat einen im Bereich des Ringflansches 7a
vorzugsweise einen Krümmungsradius ΔR = R1-R2,
wodurch ein gleichmäßiger und bündiger Übergang zwischen
der Seitenfläche D und der Innenwandfläche E erreicht
wird.
Gemäß Fig. 1 umfaßt die kontinuierlich arbeitende Mahl-
und Klassiereinrichtung einen im wesentlichen in den
Fig. 4 oder 5 dargestellten Mahl- und Trennbehälter 6, 7
aus einem inneren Rotorteil 6 und einem äußeren Stator
teil 7 und ein bodenfreies Gehäuse 8, das im wesent
lichen symmetrisch um die Vertikalachse X angeordnet ist
und den Behälter 6, 7 abdeckt. Das äußere stationäre
Behälterteil 7 hat eine Umfangswand, die mittels
schmaler Schlitze oder kleiner Löcher perforiert ist.
Das stationäre Behälterteil 7 ist mittels einer Halte
rung 9 an dem Gehäuse 8 befestigt, während das innere
rotierende Behälterteil 6, das mit einer Antriebswelle 2
versehen ist, mittels eines Lagers 11 drehbar auf einer
ringförmigen Abstützung 10 gelagert ist. Die Antriebs
welle 2 ist über ein Getriebe an einem Motor ange
schlossen.
Das Gehäuse 8 ist an seiner Oberseite mit einer Deck
wand 28 verschlossen, die den Behälter 6, 7 abdeckt und
eine zentrale Öffnung 28a aufweist, durch die sich eine
drehbare Leitung 13 vertikal aus dem Gehäuseinneren des
Gehäuses 8 nach außen hin erstreckt. Die Leitung 13 ist
mittels eines Lagers 29 um die Vertikalachse X drehbar.
Sie ist weiterhin an eine stationäre Leitung 14 ange
schlossen, gegenüber welcher sie eine Relativdrehung
auszuführen vermag, derart, daß die Leitung 14 mit dem
Inneren des Gehäuses 8 in Verbindung steht. Die
stationäre Leitung 14 ist an einen Sammler, beispiels
weise einen Sackfilter und an ein nicht dargestelltes
Sauggebläse angeschlossen, derart, daß die der Einrich
tung zugeführte Luft den Trennbehälter 6 und das Gehäuse
8 durch die Leitung 14 verlassen muß, wobei diese Luft
die aufzufangenden gemahlenen Feinpartikel mit sich
führt. Das Gehäuseinnere umfaßt einen unteren Kammerab
schnitt 27, der den Mahlzwecken dient, und einen oberen
Kammerabschnitt 27′, der den Klassierzwecken dient.
Der obere Klassierabschnitt 27′ ist mit einem Zen
trifugalklassierer 30 ausgerüstet, der im folgenden be
schrieben wird.
Für die Zufuhr von zu mahlendem Gut ist eine Zuführungs
leitung 12 vorgesehen, die koaxial durch die drehbare
Leitung 13 hindurchgeführt ist und in der Verlängerung
der vertikalen Achse X durch eine Öffnung in der
stationären Leitung 14 hindurchgeführt ist; diese Öff
nung zum Hindurchführen der Leitung 12 ist in einem ab
gebogenen Abschnitt der stationären Leitung 14 ange
ordnet. Zwischen der Zuführungsleitung 12 und der dreh
baren Leitung 13 liegt ein freier Ringspalt. Die Zufüh
rungsleitung 12 verläuft entlang der Vertikalachse durch
die drehbare Leitung 13 und dann durch den Klassierer
30. Die untere Öffnung der Zuführungsleitung 12 mündet
in den unteren Kammerabschnitt 27.
Das äußere Statorteil 7 des Behälters hat eine vorzugs
weise mit einer Auskleidung versehene Innenmantelfläche
E, über deren Fläche mehrere schmale Schlitze oder
kleine Öffnungen 15 verteilt sind. An die Außenseite des
Statorteils 7 schließt sich ein zur Vertikalachse X
koaxialer Ringgehäuseabschnitt 16 an, derart, daß
zwischen diesem Ringgehäuseabschnitt 16 und dem Gehäuse
8 im Bereich des unteren Endes desselben eine Ringkammer
17 gebildet ist, in die durch Leitungen 18 Luft in Pfeilrichtung ein
geführt wird. Das Rotorteil 6 ist von dem Statorteil 7
durch einen koaxialen Ringspalt 19 getrennt, der an das
untere Ende des Statorteils 7 angrenzt.
Die Breite dieses Ringspaltes liegt in der Größenordnung
von 10-30% des minimalen Durchmessers der zu ver
wendenden Mahlkugeln.
Die Ringöffnung zwischen der Unterseite des Gehäuses 8
und der ringförmigen Abstützung 10 ist durch einen
radial ausgerichteten Bodenring 20 verschlossen. Der Ge
häuseringabschnitt 16 ist an den Bodenring 20 ange
schlossen, derart, daß die Abstützung 10 mit dem Lager
11, das äußere Behälterteil 7 und das innere Behälter
teil 6 zusammen eine Ringkammer 20a begrenzen, die mit
dem Inneren des Behälters 6, 7 durch den Ringspalt 19 in
Verbindung steht. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist der Gehäuseringabschnitt 16 mit Öffnungen versehen,
so daß Luft aus der Ringkammer 17 in die innere Ring
kammer 20a eintreten kann.
Diese Ringkammern 17 und 20a haben Auslässe, die mit
einer Abzugsleitung 21 in Verbindung stehen, um Mahlgut
partikel aus dem Mahlsystem heraustransportieren und im
Kreislauf wieder in dieses hineinfördern zu können. An
dem unteren Randabschnitt des Rotorteils 6 ist ein Ab
streifer 22 befestigt, der mit dem Rotorteil umläuft.
Dieser Abstreifer dient dazu, durch den Ringspalt 19 in
die Ringkammer 20a gefallenes Mahlgut zu einer Öffnung
des Bodenringes 20 zu fördern, derart, daß dieses Mahl
gut durch die Abzugsleitung 21 ausgetragen werden kann.
Die Austrags- und Rückführungsleitung 21 ist an die Zu
führungsleitung 12 angeschlossen.
Die drehbare Leitung 13 wird von einem nicht darge
stellten Motor über ein Kraftübertragungssystem ange
trieben, das eine Riemenscheibe 29a und einen Riemen 29b
umfaßt. Der untere, in das Gehäuse 8 ragende Abschnitt
der drehbaren Leitung 13a trägt den in dem Klassierab
schnitt 27′ befindlichen Klassierer 30.
Der Klassierer 30 umfaßt ein Paar von oberen und
unteren, radial und horizontal ausgerichteten Dreh
scheiben 31 und 32, ein erstes System von mehreren
Schaufeln 33, die zwischen den Drehschreiben 31 und 32
in den Randbereichen derselben vertikal stehend um die
Drehachse angeordnet sind, ein zweites System von
mehreren Schaufeln 34, die auf der Oberseite der oberen
Drehscheibe 31 in deren Randbereich vertikal stehend um
die Drehachse herum angeordnet sind, und ein drittes
System von mehreren Schaufeln 35, die an der Unterseite
der unteren Drehscheibe 32 in deren Randbereichen
vertikal stehend um die Drehachse herum angeordnet sind.
Es ist weiterhin eine ringförmige stationäre Leitfläche
36 vorgesehen, die den Klassierer 30 unter Freilassung
eines Ringspaltes umgibt; diese Leitfläche 36 ist an dem
Gehäuse 8 im Bereich ihrer Oberseite mittels Trag
stegen befestigt.
Die oberen und unteren Drehscheiben 31 und 32 sind mit
Öffnungen versehen, durch die sich die Zuführungsleitung
12 erstreckt. Die drehbare Leitung 13 ist mit ihrem
unteren Ende an der oberen Drehscheibe 31 befestigt, die
eine der Öffnung dieser Leitung 13 entsprechende Öffnung
aufweist. Die Zuführungsleitung 12 erstreckt sich durch
die untere Drehscheibe 32, deren Öffnung mit einer Öl
dichtung versehen ist, derart, daß die untere Dreh
scheibe 32 relativ zur stationären Zuführungsleitung 12
drehbar ist.
Der Klassierer 30 arbeitet in der Weise, daß das von dem
Luftstrom mitgeführte gemahlene Mahlgut durch Zusammen
wirken des dritten Schaufelsystems 35 mit der Leit
fläche 36 dispergiert und dann von dem ersten Schaufel
system 33 klassiert wird mit dem Ergebnis, daß die
feineren Partikel dazu gezwungen werden, in den Raum
zwischen den oberen und unteren Drehscheiben 31 und 32
einzuströmen. Die gröberen Partikel hingegen strömen
entlang der Unterseite der Deckwand 28 nach außen und
fließen aus dem oberen Klassierabschnitt 27′ in den
unteren Mahlkammerabschnitt 27, und zwar aufgrund des
Gebläseeffektes des zweiten Leitschaufelsystems 34. Der
Klassierer 30 ist so gestaltet, daß keine große
Turbulenz des Luftstromes in dem Klassierer entsteht,
und zwar aufgrund der zwischen den oberen und unteren
Drehscheiben 31 und 32 angeordneten Schaufeln 33 des
ersten Schaufelsystems. Es ist weiterhin erreicht, daß
die abgeschiedenen gröberen Partikel in den Mahlkammer
abschnitt 27 zurückkehren können, ohne daß sie in
wesentlichen Gegenstromkontakt mit dem Förderluftstrom
kommen. Der Klassierer 30 hat damit einen ausge
zeichneten Klassiereffekt.
Bei Benutzung der erfindungsgemäßen Einrichtung werden
die zu mahlenden Ausgangspartikel, z.B. Aluminiumoxid,
Glimmer oder dergleichen kontinuierlich durch die Zu
führungsleitung 12 in den Mahl- und Trennbehälter bzw.
den Mahlkammerabschnitt 27 eingeführt, in dem sich
bereits Stahlkugeln als Mahlkörper oder Mahlmedium be
finden, die vorzugsweise einen Durchmesser von 3 bis 70
mm haben. Das Rotorteil 6 des Behälters wird mit einer
Drehzahl N im Bereich von 200 bis 3000 U/min ange
trieben, während das Statorteil 7 stationär bleibt. Bei
der Rotation treffen die Mahlgutpartikel auf die der
"Fliehkraft-Fluidisierung" bzw. der schraubenlinien
förmig umlaufenden Bewegung unterworfenen Mahlkugeln,
wie es in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben ist.
Dabei wird der äußeren Ringkammer 17 kontinuierlich Luft
zugeführt, von wo aus sie einerseits durch die innere
Ringkammer 20a und den Ringspalt 19 in den Mahl- und
Trennbehälter 6, 7 und andererseits durch die Schlitze
oder Öffnungen 15 des Statorteils 7 ebenfalls in den
Mahl- und Trennbehälter 6, 7 einströmt.
Die Luft strömt dann durch den unteren Mahlkammerab
schnitt 27 und durch den oberen Klassierkammerabschnitt
27′ und damit durch den Klassierer 30, während die Mahl
kugeln weiterhin dem Fliehkraft-Fluidisierungsprozeß
ausgesetzt bleiben; dabei werden die gemahlenen Partikel
von dem Luftstrom mitgenommen, wobei die klassierten
feineren Partikel durch die drehbare Leitung 13 und die
stationäre Austragsleitung 14 zum Sammler weiterge
fördert werden. Einige der feineren Partikel, die durch
die perforierte Wandung des Statorteils nach außen hin
durchgetreten sind, fallen in die Ringkammern 17 und
20a, aus denen sie von einer Teilströmung der durch die
Leitung 18 zugeführten Luft durch die Abzugsleitung 21
wieder in den Mahlkreislauf zurückgefördert werden.
Falls erforderlich, kann anstelle von Luft ein anderes
Gas, beispielsweise N2 oder Ar, als Fördergas ver
wendet werden.
Die Diagramme der Fig. 6 und 7 zeigen beide, daß die
Kurven der Korngrößenverteilungen B wesentlich
horizontal nach links oder in den Bereich kleinerer
Korngrößenzonen verschoben werden, und zwar verglichen
mit den Kurven der Korngrößenverteilungen C, d.h. es ist
deutlich erkennbar, daß das mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung erzielte Mahlergebnis besser ist als das mit
bekannten Vorrichtungen erreichbare Mahlergebnis.
Eine nach dem Prinzip der Fliehkraft-Fluidisierung
arbeitende erfindungsgemäße Mahleinrichtung hat, ver
glichen mit bekannten Mahleinrichtungen somit wesent
liche Vorteile.
Eine übliche mit Mahlkugeln arbeitende Trommelmühle ist
in der Praxis über einen großen kritischen Drehzahlbe
reich der Trommel unwirksam, da die Mahlkörper dazu ge
zwungen sind, zusammen mit der Innenfläche der Trommel
umzulaufen, d.h. im wesentlichen stationär relativ zur
Trommelfläche, wenn die Drehgeschwindigkeit der Trommel
über einer kritischen Drehzahl liegt. Rührwerksmühlen
sind in der Praxis ebenfalls bei hohen Drehzahlen un
wirksam, da die Mischstäbe oder Rührwerksblätter in
einer solchen Weise gegen die Mahlkörper bewegt werden,
daß die Rührwerksstangen oder Rührwerksblätter die
Kugeln in zwei Gruppen unterteilen, derart, daß bei
höherer Drehgeschwindigkeit die auf die Rührwerks
elemente wirkende Widerstandkraft der Kugeln anwächst.
Im Gegensatz dazu kann theoretisch bei der erfindungsge
mäßen Mahleinrichtung das innere Rotorteil 6 mit einer
unbegrenzt hohen Geschwindigkeit gegenüber dem
stationären Behälterteil rotieren. Es ist natürlich aus
wirtschaftlichen und technologischen Gründen nutzlos,
die Rotationsgeschwindigkeit über eine bestimmte Ge
schwindigkeit zu erhöhen. Die kritische Geschwindigkeit
ist jedoch beträchtlich höher als bei den bekannten
Kugelmühlen, seien es Trommelmühlen oder Rührwerks
mühlen. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung erhalten
die Mahlkugeln aufgrund der schraubenlinienförmig um
laufenden Bewegung eine sehr hohe Geschwindigkeit, und
diese schraubenlinienförmig umlaufende Bewegung mit
hoher Geschwindigkeit der Kugeln ist sehr vorteilhaft
für den Mahlprozeß. Die Geschwindigkeit der Mahlkugeln
relativ zur stationären Innenmantelfläche E des Stator
teils 7 kann sehr hoch sein mit dem Ergebnis, daß der
Mahleffekt beträchtlich verbessert wird. Da weiterhin
die kinetische Energie und die potentielle Energie der
Mahlkugeln, die tangential gegen die Seitenfläche D des
Statorteils auftreffen, insgesamt als kinetische Energie
wirksam werden, um die Kugeln radial nach auswärts zu
bewegen, wird der Energieverlust der Mahlkugeln inner
halb des Mahlbehälters beträchtlich herabgesetzt. Eine
zusätzliche Mahlleistung wird auch dadurch erreicht, daß
die Mahlkugeln an der Seitenfläche D des Rotorteils 6
des Behälters 6, 7 entlanggleiten.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Mahl
effekt beträchtlich erhöht, während gleichzeitig die
Energie, die für eine bestimmte Materialmenge aufge
bracht werden muß, beträchtlich herabgesetzt wird.
Durch die Integration des rotierenden Klassierers, der
gleichzeitig den Austrag des gemahlenen Materiales be
wirkt bzw. fördert und die rotierende Leitung 13 sowie
die stationäre Leitung 14 umfaßt, wird ebenfalls die für
den Mahl- und Klassierprozeß benötigte Energiemenge be
trächtlich herabgesetzt. Dieses beruht darauf, daß
allein der Austrag der feiner zermahlenen Partikel be
günstigt wird, ohne daß die gesamte Materialgutmenge
einem übermäßigen Mahlprozeß unterworfen werden braucht,
wodurch zusätzliche Energie verbraucht werden würde.
Im Gegensatz dazu lassen sich die bekannten Mahleinrich
tungen gemäß den Fig. 2a und 2b nicht in der erfindungs
gemäßen Weise unmittelbar mit einem Klassierer
integrieren, um eine Klassierung des gemahlenen
Materiales in feinere und gröbere Partikel zu bewirken.
Dieses beruht darauf, daß bei den bekannten Vorrich
tungen gemäß den Fig. 2a und 2b die Kugeln als das Mahl
medium sich entlang der Oberseite bzw. der Deckwand der
Vorrichtung bewegen derart, daß kein Platz mehr für
einen solchen Klassierer ist, ohne daß mit Störungen
durch die sich innerhalb der Vorrichtung bewegenden
Mahlkugeln gerechnet werden muß.
Im Gegensatz dazu kann ein Mahlbehälter gemäß den Fig. 4
und 5 in der erfindungsgemäßen Weise direkt mit einem
Klassierer kombiniert werden, und zwar aufgrund dessen,
daß die einer Fliehkraft-Fluidisierung unterworfenen
Kugeln keine obere Deckwand bzw. Begrenzungswand be
nötigen, gegen die die Kugeln stoßen bzw. von denen die
Kugeln umgelenkt werden. Bei der erfindungsgemäßen Aus
gestaltung fliegen die Kugeln parabelförmig unterhalb
einer derartigen Decke wieder nach innen, so daß der
über dem Mahlbehälter befindliche Raum, d.h. der obere
Kammerabschnitt 27′ der Vorrichtung in der in Fig. 1
dargestellten Weise als Klassierraum benutzt werden
kann. Die Erfindung schafft somit eine kontinuierlich
arbeitende Einrichtungen zum Mahlen und gleichzeitigen
Klassieren eines Gutes, wodurch der Raumbedarf und der
Energieverbrauch herabgesetzt und die Mahlleistung her
aufgesetzt werden.
Claims (6)
1. Kontinuierlich nach dem Zentrifugalprinzip arbeitende
Mahleinrichtung, durch die kontinuierlich Luft oder
ein sonstiges Fördergas strömt, mit einem um eine Vertikalachse
rotierenden Mahlbehälter, der einen Ringraum zur
Aufnahme von Mahlkugeln aufweist und dem das Mahlgut
kontinuierlich zugeführt wird, wobei der Behälter zweigeteilt
aus einem Innenteil und einem Außenteil zusammengesetzt
ist, von denen das Innenteil die Form
eines Kugelstumpfes mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden
Seitenfläche aufweist, während das Außenteil
eine Umfangswand mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden
Innenfläche hat, wobei eines der Behälterteile
relativ zum anderen Behälterteil um die gemeinsame
Vertikalachse rotationsbeweglich ist und sich beide im
Bereich ihrer unteren Ränder einander gegenüberliegen
derart, daß die sich gegenüberliegenden Flächen den
Ringraum begrenzen, mit einem den Mahlbehälter derart
umschließenden Gehäuse, daß eine Kammer gebildet ist,
die aus einem oberen durch das Gehäuse gebildeten Kammerabschnitt
und einem durch den Mahlbehälter gebildeten
unteren Kammerabschnitt zusammengesetzt ist, mit einem
Antrieb für das Behälterinnenteil, um diese relativ zum
Behälteraußenteil in Rotation zu versetzten, mit einem
Zuführungssystem zum Einleiten des Fördergases oder
der Luft in den Mahlbehälter, mit einem System zum
Zuführen des zu mahlenden Mahlgutes in den Mahlbehälter,
mit einem in dem oberen Kammerabschnitt angeordneten,
rotierend angetriebenen Zentrifugalklassierer, der um die
Vertikalachse rotiert, um das gemahlene Gut in feinere
und gröbere Partikel aufzuteilen, wobei das Behälteraußenteil
entlang einer Horizontallinie angeordnete Durchbrüche
aufweist, die in einem oberen stationären Wandabschnitt
des gesamten Mahlbehälters liegen, um dadurch Luft in einen
oberen Abschnitt des Mahlbehälters fördern zu können, durch
die das gemahlene Gut zum Zentrifugalklassierer gefördert
wird, und mit einer Einrichtung zum Austragen der die
klassifizierten feineren Partikel mit sich führenden
Luft aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die
in Umfangsrichtung verlaufenden Innenflächen (D, E)
des Behälters kontinuierlich und gleichmäßig gekrümmt und
sowohl im vertikalen Querschnitt als auch im radialen
Querschnitt in jedem Bereich relativ zur Vertikalachse
innen und außen konkav sind derart, daß der Ringraum,
der durch die beiden kontinuierlich gekrümmten und
gleichmäßig bzw. stoßfrei ineinander übergehenden Behälterinnenflächen
begrenzt ist, in einem vertikalen und
radialen Querschnitt ein gleichmäßiges Ovoid- bzw.
Ellipsenprofil, von dem ein oberer Abschnitt weggeschnitten
ist, aufweist, wobei das Ovoidprofil derart schräg
gestellt ist, daß eine Längsachse desselben die Behältervertikalachse
in einem Punkt oberhalb des Mahlbehälters
schneidet, daß der untere Rand des äußeren Behälterteils
in der Nähe des unteren Endes des Ovoidprofils liegt
und dessen Längsachse schneidet derart, daß nur das
äußere Behälterteil eine gesamte in Umfangsrichtung
verlaufende Wandfläche des Mahlbehälters bildet,
und daß diese in Umfangsrichtung verlaufende Wandfläche
(E) des Behälteraußenteils (7) über die oben genannten
Durchbrüche hinaus zusätzliche Durchbrüche aufweist,
wobei sämtliche Durchbrüche über die gesamte Länge der
Mantelfläche (E) in Umfangsrichtung und vertikal von der
Oberseite des Mahlbehälters bis zum Boden desselben
verteilt sind.
2. Kontinuierlich arbeitende Mahleinrichtung nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrags
system eine drehbare Leitung (13) aufweist, die ent
lang der Vertikalachse X von der Oberseite des den
Klassierer tragenden Gehäuses (8, 28) nach unten in
den oberen Kammmerabschnitt (27′) ragt, um mit dem
Klassierer (30) in Verbindung zu stehen, und daß das
Antriebssystem an der drehbaren Leitung (13) an
greift.
3. Kontinuierlich arbeitende Mahleinrichtung nach An
spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klassierer
(30) ein Paar von oberen und unteren, horizontal und
radial ausgerichteten Drehscheiben (31, 32), die
koaxial zur drehbaren Leitung (13) liegen und zen
trale Öffnungen aufweisen, ein erstes System von im
Umfangsbereich zwischen den beiden Drehscheiben (31,
32) angeordneten Schaufeln (31) und zweite und
dritte Systeme von Schaufeln (34 bzw. 35), die im
Umfangsbereich an den oberen und unteren Dreh
scheiben an deren Oberseiten bzw. Unterseiten ange
ordnet sind, aufweist, und daß das System zum Zu
führen des zu mahlenden Mahlgutes eine stationäre
Zuführungsleitung (12) umfaßt, die derart durch die
drehbare Leitung (13) und durch die zentralen Öff
nungen der beiden Drehscheiben (31, 32) hindurchge
führt ist, daß zwischen der Zuführungsleitung (12)
und der drehbaren Leitung (13) ein Ringspalt frei
bleibt, und daß die untere Scheibe (32) relativ zu
dieser Zuführungsleitung (12) drehbar ist.
4. Kontinuierlich arbeitende Mahleinrichtung nach An
spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des
oberen Kammerabschnittes (27′) eine den Klassierer
(30) umgebende, stationäre, ringförmige Leitfläche
(36) an dem Gehäuse befestigt ist, um den das ge
mahlene Mahlgut mit sich führenden Fördergasstrom
aus dem unteren Kammerabschnitt (27) in den Bereich
des Klassierers (30) durch einen unteren Ringspalt
zwischen der stationären Leitfläche (36) und der
unteren Drehscheibe (32) des Klassierers zu fördern,
und um gleichzeitig einen mit klassierten gröberen
Partikeln beladenen Teilgasstrom gegen die Deckwand
(28) des Gehäuses durch einen oberen Ringspalt zu
fördern, der zwischen der oberen Drehscheibe (31)
und der stationären Leitfläche (36) liegt.
5. Kontinuierlich arbeitende Mahleinrichtung nach An
spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückfüh
rungskanal vorgesehen ist, derart, daß das innere
rotierende Behälterteil (6) durch die perforierte
Mantelwandung des äußeren stationären Behälterteils
(7) mit dem Gaszuführungssystem in Verbindung steht,
derart, daß ein die gröberen gemahlenen Partikel
tragender Teilluftstrom, der durch die perforierte
Mantelwandung des äußeren stationären Behälterteils
(17) hindurchgetreten ist, wieder in den Mahlbe
hälter zurückgefördert wird.
6. Kontinuierlich arbeitende Mahleinrichtung nach An
spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sich un
mittel benachbarten unteren Randabschnitte des
rotierenden Behälterteils (6) und des stationären
Behälterteils (7) durch einen Ringspalt (19) vonein
ander getrennt sind, dessen Spaltbreite im Bereich
von 10-30% des minimalen Durchmessers der ver
wendeten Mahlkugeln liegt, und daß die Rückführungs
leitung einen Auffangsbereich zum Auffangen der
durch diesen Ringspalt ausgetretenen Mahlgutpartikel
aufweist.
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