DE69016000T2

DE69016000T2 - Prallzerkleinerer.

Info

Publication number: DE69016000T2
Application number: DE69016000T
Authority: DE
Inventors: Hideo Hirano; Takuo Keneko
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2010-03-10
Also published as: EP0445455A1; EP0445455B2; DE69016000T3; DE69016000D1; EP0445455B1; US5086982A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Prallzerkleinerer, und insbesondere auf einen Prallzerkleinerer für den Einsatz bei der Zerkleinerung von Harzen, Pestiziden, Kosmetika, Farbstoffen und Tonern zu feinen Partikeln in einer Größenordnung von Mikrometern.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Typen von Feinmahlanlagen bekannt. Im Sinne der Zerkleinerungsmittel, die in den Feinmahlanlagen eingesetzt werden, ist die Feinmahlanlage wie folgt klassifiziert:
a) Feinmahlanlage, die Stoßkräfte nutzt (d.h. Hammermühle, Pralltellermühle, etc.);
b) Feinmahlanlage, die Mahl- und/oder Druckkräfte nutzt (d.h. Wälzmühle, Turmmühle, etc.);
c) Feinmahlanlage, die Brechkräfte nutzt (d.h. Bakkenbrecher, Kreiselbrecher, etc.);
d) Feinmahlanlage, die Stoß- und Mahlkräfte nutzt (d.h. Kugelmühle, Stabmühle, etc.), und
e) Feinmahlanlage, die Stoß- und Scherkräfte nutzt (d.h. Strahlmühle, Jetmizer, etc.).
Wenn ein bestimmter Feinmahlanlagentyp aus diesen Feinmahlanlagen für den Einsatz ausgewählt wird, müssen zusätzlich zur Zerkleinerungsleistung und -effizienz der Feinmahlanlage die thermischen Eigenschaften eines zu zerkleinernden Materials berücksichtigt werden. So erzeugt z.B. die Zerkleinerung von körnigem Thermoplastharz, von Kosmetik und Tonern Hitze aufgrund einer rapiden Erhöhung der Energie auf der Oberfläche des zu zerkleinernden Materiales, was zur Koagulation und Verfestigung der so hergestellten feinen Partikel führt. Zudem werden die zerkleinerten feinen Partikel geschmolzen, so dar sie an den Funktionsteilen der Feinmahlanlage kleben, die die Zerkleinerung bewirken. Es ist daher unmöglich, körnigen Thermoplastharz, Kosmetik und Toner durch eine Feinmahlanlage zu zerkleinern, die Stoß-, Mahl-, Brech- und Druckkräfte nutzt. Die Herstellung eines feinen Teilchens eines solchen Materials wird im allgemeinen durch eine Feinmahlanlage erreicht, die Stoß- und Scherkräfte nutzt, wie z.B. eine Strahlmühle oder ein Jetmizer, da eine große Menge von komprimiertem Kühlungsgas oder eine Flüssigkeit mit niedriger Temperatur zur Kühlung der Partikel in eine solche Feinmahlanlage eingebracht werden kann.
Die Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Prallzerkleinerer des Strahlmühlentyps, und Figuren 2(a) und 2(b) zeigen ein Prallglied, welches in dem in Fig. 1 gezeigten Prallzerkleinerer eingesetzt wird.
Der herkömmliche, in Fig. 1 gezeigte Prallzerkleinerer umfaßt ein Gehäuse 1, in welchem eine Zerkleinerungskammer 2 festgelegt ist. Das Gehäuse 1 ist an einer Seitenwand davon mit einer Einspritzdüse 3 zum Einspritzen eines Strahles B in die Zerkleinerungskammer 2 versehen. Das Gehäuse 1 ist außerdem an dem Abschnitt der Seitenwand davon angrenzend an der Einspritzdüse 3 mit einer Versorgungsöffnung zur Einbringung eines zu zerkleinernden Materiales A in die Zerkleinerungskam mer 2 versehen. In dem Gehäuse 1 ist ein Prallteil 8 angeordnet. Das Prallteil ist fest auf einem Befestigungsteil 6 gegenüber der Einspritzdüse 3 angebracht, s0 daß das Material A, welches in die Zerkleinerungskammer eingebracht wird, mit dem Prallteil 8 zur Zerkleinerung kollidieren kann, während es von dem Strahl B getragen wird. In dem Gehäuse 1 ist ebenfalls ein kreisförmiger Ausströmkanal 7 ausgebildet. Der Ausströmkanal liegt zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 und der Außenfläche des Prallteiles 8 sowie dem Befestigungsglied 6, so daß das zerkleinerte Material A dadurch zu einem Sammler (nicht gezeigt) geleitet wird.
Wie in Figuren 2(a) und 2(b) gezeigt wird, ist das in dem herkömmlichen Prallzerkleinerer eingebaute Prallteil 8 scheibenförmig ausgebildet und mit einer Zerkleinerungsoberfläche 8a versehen, die von der Gestalt her flach und kreisförmig ist, und die so angeordnet ist, daß sie rechtwinklig zur Einspritzrichtung des Strahles B liegt. Wenn das Material A unter Nutzung des Prallteiles 8, wie in Fig. 2(a) gezeigt, zerkleinert wird, prallt das gesamte zu zerkleinernde Material A, das durch die Versorgungsöffnung 4 in die Zerkleinerungskammer 2 eingebracht und von dem Strahl B getragen wird, direkt auf die flache, kreisförmige Prallzerkleinerungsfläche 8a, die rechtwinklig zur Richtung des Strahles B angeordnet ist.
Das Prallteil 8 mit der in Fig. 2(a) gezeigten flachen, kreisförmigen Prallfläche 8a, verursacht jedoch, daß das zu zerkleinernde Material in einem Winkel von 90º in bezug zu der Einspritzrichtung des Strahles B auf die Prallfläche 8a aufprallt, wodurch die Stoßkraft des Materials auf die Prallfläche maximal wird. Als Ergebnis entsteht ein Staudruck in der Mitte der Prallfläche 8a, proportional zu sowohl der Geschwindigkeit des Strahles B, der gerade in die Zerkleinerungskammer 2 eingespritzt wird, und der Projektionsfläche der flachen, kreisförmigen Prallfläche 8a, wodurch die Stoß- kraft des Materiales A gegen die Prallfläche 8a im mittleren Abschnitt der Prallfläche 8a erheblich vermindert wird. Außerdem wenden sich aufgrund der Beeinflussung durch den Staudruck sowohl der Stahl B als auch das im Strahl B enthaltene Material A ab, ohne auf die Prallfläche 8a aufzuprallen. Entsprechend werden die Zerkleinerungseffizienz des Materiales und auch die Durchsatzfähigkeit des Prallzerkleinerers im herkömmlichen, in Fig. 1 gezeigten Prallzerkleinerer erheblich vermindert.
JP-A-2-68154 zeigt einen Prallzerkleinerer mit einem Kollisionsglied, das innerhalb einer Zerkleinerungskammer angeordnet ist. Das Kollisionsglied umfast eine erste Kollisionsfläche, die in bezug auf die Richtung der Einspritzung geneigt ist, und eine zweite Kollisionsfläche, die in bezug auf die erste geneigt ist. Das Material verläßt die Zerkleinerungskammer durch eine radiale Öffnung.
JP-A-2-68155 zeigt ebenfalls einen Prallzerkleinerer mit einem Kollisionsglied, das in einer Zerkleinerungskammer angeordnet ist. In diesem Falle beinhaltet das Kollisionsglied eine erste konische Kollisionsfläche und eine zweite Kollisionsfläche, die sich radial bezüglich der ersten erstreckt.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Prallzerkleinerer vorzusehen, der in der Lage ist, die Bildung eines Staudruckes auf der kreisförmigen Prallfläche eines Kollisionsgliedes zu verhindern, um so die Zerkleinerung eines Materiales mit einer hohen Effizienz zu erreichen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Prallzerkleinerer vorgesehen, der eine Prallzerkleinerungskammer, eine Einspritzdüse, die an der Zerkleinerungskammer, um einen Strahl (B) in die Zerkleinerungskammer einzuspritzen, eine Versorgungsöffnung, die an der Zerkleinerungskammer angeordnet ist, um ein zu zerkleinerndes Material A in die Zerkleinerungskammer einzubringen, sowie ein Kollisionsglied umfaßt das in der Zerkleinerungskammer gegenüber der Einspritzdüse angeordnet ist und eine Prallzerkleinerungsfläche aufweist, auf der das zu zerkleinernde Material A zusammen mit dem Strahl B aufprallt, wobei die Zerkleinerungsfläche auf dem Kollisionsglied eine erste Kollisionsfläche, die in bezug zur Einspritzrichtung des Strahles B geneigt ist und eine zweite Kollisionsfläche angrenzend an die erste Kollisionsfläche umfaßt, was dazu führt, dar das Material A zusammen mit dem Strahl B auf die erste Kollisionsfläche aufprallt, sich in nächster Nähe zur Kontur der ersten Kollisionsfläche weiterbewegt und auf die zweite Kollisionsfläche auftrifft, um eine Zerkleinerung zu erreichen, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Kollisionsring, der innerhalb der Zerkleinerungskammer angeordnet ist, wobei der zylindrische Kollisionsring eine innere Oberfläche besitzt, einen größeren Durchmesser als das Kollisionsglied aufweist und entlang der Bahn des Strahles B konzentrisch zu dem Kollisionsglied angeordnet ist, das sich rückwärtig von derselben Ebene wie die zweite Kollisionsfläche des Kollisionsgliedes erstreckt.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der zylindrische Kallisionsring nach vorne über die zweite Kollisionsfläche des Kollisionsgliedes in Richtung eines Entladekanals für das Material A in die Zerkleinerungskammer. Der zylindrische Kollisionsring ist vorzugsweise in zwei Hälften geteilt, um eine offene obere halbkreisförmige Endfläche und eine untere halbkreisförmige Endfläche zu erhalten, wobei sich die offene obere halbkreisförmige Endfläche über die zweite Kollisionsfläche in Richtung des Entladekanals erstreckt, während die untere offene halbkreisförmige Endfläche im wesentlichen an derselben Stelle wie die zweite Kollisionsfläche liegt.
In einer bevorzugten Ausführung hat die erste Kollisionsfläche eine konische Form, die sich von dem Kollisionsglied nach hinten in entgegengesetzter Richtung zur Einspritzrichtung erstreckt, und die zweite Kollisionsfläche ist ein ringförmiger Kranz, der um die Basis der ersten konischen Kollisionsfläche geformt ist. Der konische Winkel soll nicht kleiner als 30º sein und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 60º und 100º. Die zweite Kollisionsfläche erstreckt sich vorzugsweise radial von der Basis der ersten konischen Kollisionsfläche, so daß sie rechtwinklig zur Einspritzrichtung des Strahles B ist. In einer anderen Ausführung hat die erste Kollisionsfläche einen Neigungswinkel von nicht weniger als 100º in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles B und die zweite Kollisionsfläche weist einen Neigungswinkel von nicht weniger als 90º in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles B und nicht mehr als der Neigungswinkel der ersten Kollisionsfläche auf.
Der Neigungswinkel der zweiten Kollisionsfläche liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 5º bis 20º unterhalb des Neigungswinkels der ersten Kollisionsfläche.
Die Erfindung kann in der Praxis auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden, wobei einige Ausführungen hiernach in bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen ist:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht, die einen herkömmlichen Prallzerkleinerer des Strahlmühlentyps zeigt;
Fig. 2(a) eine Seitenansicht, die ein Kollisionsglied zeigt, das in dem herkömmlichen, in Fig. 1 gezeigten Prallzerkleinerer eingebaut ist;
Fig. 2(b) eine Vorderansicht des in Fig. 2(a) gezeigten Kollisionsgliedes;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht, die einen Prallzerkleinerer des Strahlmühlentyps entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4(a) eine Seitenansicht, die ein in dem in Fig. 3 gezeigten Prallzerkleinerer eingebautes Kollisionsglied zeigt;
Fig. 4(b) eine Frontansicht des in Fig. 4(a) gezeigten Kollisionsgliedes;
Fig. 5 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 3 gezeigten Prallzerkleinerers;
Fig. 6 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Prallzerkleinerers gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7 eine Seitenansicht, die ein in dem Prallzerkleinerer, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eingebautes Kollisionsglied zeigt.
Im folgenden wird ein Prallzerkleinerer gemäß der vorliegenden Erfindung in bezug auf die Figuren 3 bis 7 detailliert beschrieben.
Fig. 3 stellt schematisch den allgemeinen Aufbau eines Prallzerkleinerers des Strahlmühlentyps gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung daß und die Figuren 4(a) und 4(b) zeigen ein in dem in Fig. 3 gezeigten Prallzerkleinerer eingebautes Kollisionsglied.
Der in Fig. 3 gezeigte Prallzerkleinerer umfaßt ein Gehäuse 1, in dem eine Prallzerkleinerungskammer 2 ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 ist mit einer Einspritzdüse 3 zur Erzeugung eines Strahles B in die Zerkleinerungskammer 2 und einer Versorgungsöffnung 4 versehen, um ein zu zerkleinerndes Material A in die Zerkleinerungskammer 2 einzubringen. Das gemäß der vorliegenden Erfindung zu zerkleinernde Material wird aus der Gruppe ausgewählt, die aus Harzen, Pestiziden, Farbstoffen, Tonern und ähnlichem besteht, was eine Zerkleinerung in der Größenordnung von Mikrometern erfordern. In dem Gehäuse 1 ist ein Kollisionsglied 5 angeordnet. Das Kollisionsglied ist auf einem Befestigungsglied 6 gegenüber der Einspritzdüse 3 fest angebracht, so daß das Material A, welches in die Zerkleinerungskammer 2 eingebracht wird, mit dem Kollisionsglied 5 kollidieren kann, während es von dem Strahl B getragen wird, um es einer Zerkleinerung zu unterziehen. Das Gehäuse 1 ist außerdem mit einem ringförmigen Entladekanal 7 und einem zylindrischen Kollisionsring 9 versehen, welcher mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 ausgerichtet ist. Der Entladekanal 7 ist zwischen der inneren Oberfläche des Gehäuses 1, der Außenfläche des Kollisionsgliedes 5 und dem Befestigungsteil 6 angeordnet, so daß das durch die Kollision mit dem Kollisionsglied 5 zerkleinerte Material A durch diesen zu einem Sammler (nicht gezeigt) geführt wird.
Das Kollisionsteil 5, welches wie in den Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt, in dem Prallzerkleinerer eingebaut ist, ist mit einer Prallzerkleinerungsfläche versehen, die eine zentrale konische Oberfläche 5a einschließt, die sich von dem Kollisionsglied 5 in Richtung entgegen der Einspritzrichtung des Strahles B erstreckt, wobei deren konischer Winkel nicht weniger als 30º beträgt und eine ringförmige Fläche 5b, die benachbart zu der zentralen konischen Oberfläche 5a ist, die zentrale konische Oberfläche 5a umrundet. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform, ist die ringförmige Oberfläche 5b im rechten Winkel zur Einspritzrichtung des Strahles B ausgebildet.
Der zylindrische Kollisionsring 9 schließt eine innere Umfangsfläche 9a ein, deren Durchmesser größer als der des Kollisionsgliedes 5 ist und entlang der Bahn des Strahles B in dem Gehäuse konzentrisch zu dem Kollisionsglied 5 angeordnet ist, sich im wesentlichen von derselben Ebene wie die ringförmige Fläche 5b des Kollisionsgliedes 5 erstreckend.
Im Betrieb wird das zu zerkleinernde Material A durch die Versorgungsöffnung 4 in die Zerkleinerungskammer 2 eingebracht und von dem durch die Einspritzdüse 3 eingespritzten Strahl B getragen. Der Strahl B, der das zu zerkleinernde Material A enthält, prallt auf das Kollisionsglied 5, gleichgerichtet durch die innere Umfangsfläche 9a des zylindrischen Kollisionsringes 9, ohne durch irgendeine turbulente Strömung des Strahles B beeinflußt zu werden, welche möglicherweise um die Einspritzdüse 3 herum erzeugt wird. Das Material A, das von dem Strahl B getragen wird, prallt zuerst auf das abstehende Ende der zentralen konischen Oberfläche 5a des Kollisionsgliedes 5 und bewegt sich aufgrund eines Coanda-Effektes nahe der konischen Wandkontur weiter. Danach schlägt das gesamte Material A gegen die ringförmige Oberfläche 5b, die benachbart zu der konischen Oberfläche 5a des Kollisionsgliedes 5 und rechtwinklig zu der Mittelachse des Strahles liegt, so daß es in feine Partikel zerkleinert werden kann. Aufgrund der Existenz der zentralen konischen Oberfläche 5a, die aus dem mittleren Abschnitt des Kollisionsgliedes 5 herausragt und ebenso aufgrund der laminaren Strömung des Materiales A, das entlang des Umfanges der konischen Oberfläche 5a des Kollisionsgliedes strömt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung im mittleren Bereich der Zerkleinerungsfläche des Kollisionsgliedes kein Staudruck erzeugt. Entsprechend wird weder die Stoßkraft des Materiales A gegen die Prallzerkleinerungsflächen 5a und 5b reduziert, noch wird das Material A zur Seite und direkt in den Entladekanal 7 gelenkt, ohne auf die Prallzerkleinerungsflächen 5a und 5b des Kollisionsgliedes 5 zu prallen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können so die feinen Partikel des Materiales A mit hoher Effizienz produziert werden.
Diejenigen Teile des Materiales A, die nach wie vor die ursprüngliche Partikelgröße hat und nicht durch Aufprall auf die konischen und ringförmigen Flächen 5a und 5b des Kollisionsgliedes 5 zerkleinert worden sind bzw. die relativ größeren im Material A enthaltenen Partikel werden von der konischen Oberfläche 5a zurückgestoßen und in dem Gehäuse 1 verteilt. Diese verteilten Partikel prallen dann auf die innere Umfangsfläche 9a des zylindrischen Kollisionsringes 9, um sie einer zweiten Zerkleinerung zu unterziehen, oder sie werden wieder in den Strahl B hineingezogen, ohne auf den zylindrischen Kollisionsring zu prallen, um einer Zerkleinerung unterzogen zu werden. Auf diese Art und Weise kann eine effektive Zerkleinerung des Materiales A erreicht werden.
Die offene Endfläche 9b des zylindrischen Kollisionsringes, die an derselben Stelle beginnt, wie die ringförmige Oberfläche 5b des in Fig. 5 gezeigten Kollisionsgliedes 5, bewirkt, daß die von der konischen und ringförmigen Oberfläche 5a und 5b des Kollisionsgliedes 5 abgelenkten Partikel wirkungsvoll auf die innere Umfangsfläche 9a des zylindrischen Kollisionsringes 9 prallen, so dar die zweite Zerkleinerung oder Ablenkung des Materiales A durch die innere Umfangsfläche 9a gefördert wird. In anderen Worten macht es der zylindrische Kollisionsring 9 möglich, die versprengten Partikel im Gehäuse 1 auf befriedigende Weise einzufangen, dadurch daß die Partikel, nachdem sie auf die innere Umfangsfläche 9a geprallt sind, wieder in den Strahl B zurückgeführt werden, um dem Zerkleinerungsvorgang wieder unterzogen zu werden. Der zylindrische Kollisionsring zur Gleichrichtung des Strahles B hat eine gleichförmige Querschnittsfläche, um die Zerkleinerung des Materiales A und die Gleichrichtung des Strahles B um die gesamte Peripherie des Kollisionsgliedes 5 zuzulassen, was es den von dem Kollisionsteil abgelenkten Teilen erlaubt auf der inneren Umfangsfläche 9a des zylindrischen Ringes 9 noch einmal zerkleinert werden. Die gleichförmige Zerkleinerung des Materiales A und die Gleichrichtung des Strahles B kann erreicht werden, wenn der zylindrische Kollisionsring wie in Fig. 5 gezeigt, zusammen mit dem Kollisionsglied eingesetzt wird. Der zylindrische Kollisionsring 9 ist nicht unbedingt notwendig, wenn die innere Umfangsfläche der Zerkleinerungskammer gleichförmig entlang der gesamten Peripherie des Kollisionsgliedes 5 ist. Die innere Oberfläche der Prallzerkleinerungskammer ist jedoch nicht immer zylindrisch und ebenso ist der Entladekanal bei einigen Prallzerkleinerern in einer Gehäusewand in seitlicher Richtung des Kollisionsgliedes vorgesehen. Es ist besonders vorteilhaft, den zylindrischen Kollisionsring in solchen Prallzerkleinerern vorzusehen.
Die Fig. 6 zeigt eine andere Ausführung eines zylindrischen Kollisionsrings gemäß der vorliegenden Erfindung. Der in Fig. 6 gezeigte zylindrische Kollisionsring 9 ist in zwei Hälften geteilt, um eine obere halbkreisförmige offene Endfläche 9b und eine untere halbkreisförmige offene Endfläche 9c zu haben. In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist der zylindrische Kollisionsring 9 innerhalb des Gehäuses so angeordnet, dar sich die obere halbkreisförmige offene Endfläche 9b über die ringförmige Fläche 5a des Kollisionsteiles in Richtung des Entladekanals 7 erstreckt, und das Material A wird, nachdem es zerkleinert worden ist, durch einen Kanal (nicht gezeigt) gesammelt, welcher in den Entladekanal 7, mündet der mit der oberen halbkreisförmigen Hälfte 9d des zylindrischen Kollisionsringes 9 in Verbindung steht. Dag die obere halbkreisförmige offene Endfläche 9b über die ringförmige Oberfläche 5a des Kollisionsgliedes 5 hinausragt, dient dazu, ein Gleichgewicht zwischen dem Einspritzdruck und dem Entladedruck des Strahles B in der Nähe der äußeren Peripherie der ringförmigen Oberfläche 5b des Kollisionsgliedes 5 aufrechtzuerhalten, wodurch ermöglicht wird, daß Material A, welches auf die Prallzerkleinerungsflächen 5a und 5b des Kollisionsgliedes 5 prallt, gleichförmig zu zerkleinern. Die Anordnung des in Fig. 6 gezeigten Kollisionsringes verhindert auf effektive Weise, daß der Druck des Strahles B in dem oberen Entladekanal absinkt, an den der Sammler angeschlossen ist, was zu einem Ungleichgewicht des Strahles B zwischen dem oberen und unteren Endladekanal führt.
Auf der Basis von Experimenten des Erfinders bezüglich des konischen Winkel s der zentralen konischen Prallzerkleinerungsfläche 5a wurde festgestellt, dar dieser nicht weniger als 30º betragen sollte, dar er besser innerhalb des Bereiches von 40º bis 120º und vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 60º bis 100º liegen sollte. Auch ist in den in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Aus führungs formen die ringförmige Prallzerkleinerungsfläche 5b so ausgeführt, daß sie benachbart zu der zentralen konischen Prallzerkleinerungsfläche 5a ist und im rechten Winkel zur Einspritzrichtung des Strahles B liegt. Die Anordnung der ringförmigen Oberfläche 5b ist jedoch nicht auf einen derartig speziellen Winkel beschränkt. Der Winkel der Oberfläche 5b kann einen beliebigen Wert betragen, solange dieser die Bildung eines Staudruckes aufgrund der Kollision des Materiales verhindert das entlang der konischen Oberfläche 5a und der ringförmigen Fläche 5b strömt. Im allgemeinen kann die ringförmige Oberfläche 5b in einer solchen Art und Weise mit der konischen Teiloberfläche 5a benachbart ausgebildet sein, daß sie sich vorzugsweise in einen Winkel von nicht weniger als 5º in bezug auf eine Verlängerungslinie der konischen Oberfläche 5a öffnet, besser noch nicht weniger als 10º. Der Winkel dieses Bereiches verhindert auf effektive Art und Weise die Bildung des Staudruckes.
Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Kollisionsgliedes, das in einen Prallzerkleinerer gemäß der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Das in Fig. 7 gezeigte Kollisionsglied 5 umfaßt eine Hauptkollisionsfläche 5a, die einen Neigungswinkel A von nicht weniger als 100º in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles B hat und auf welche der Strahl B direkt aufprallt, sowie eine zusätzliche Kollisionsoberf läche 5b, die benachbart zu der Hauptkollisionsfläche 5a ist, die einen Neigungswinkel von nicht weniger als 90º in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles B aufweist und nicht mehr als der Neigungswinkel A der Hauptkollisionsoberfläche 5a. Das Verhältnis zwischen jedem Neigungswinkel der Haupt- und der zusätzlichen Kollisionsfläche in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles B wird wie folgt definiert:
A ≥ 100º, A ≥ B ≥ 90º
Die praktisch einzusetzenden Neigungswinkel A und B werden in Abhängigkeit von der Art des zu zerkleinernden Materials und dem Zerkleinerungsgrad des Materiales bestimmt. Im allgeineinen liegt der Winkel A vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 110º bis 160º, besser noch innerhalb des Bereiches von 120º bis 150º. Der Winkel B wird zwischen 5º und 20º kleiner gewählt als der Winkel A, gewählt vorzugsweise 10º kleiner als der Winkel A.
Die Erfindung wird in bezug auf das folgende Beispiel besser verstanden.
Beispiel:
Das zu zerkleinernde Material A wurde aus den folgenden Komponenten hergestellt.
Styrol-Methacrylatharz 100 Gewichtsanteile
Gasrußdiamant 5 Gewichtsanteile
Farbstoff 5 Gewichtsanteile
Die obengenannten Komponenten wurden mit einem Zwillingsschraubenextruder vollständig durchgeknetet und dann gekühlt. Daraufhin wurde die Mixtur in eine Federmühle gegeben, mit der Absicht, es zu rnhalen, um einen Partikeldurchmesser des Materiales A von nicht mehr als 3 mm zu erhalten.
Der in Fig. 3 beschriebene Prallzerkleinerer, der ein Kollisionsglied 5 mit den Abmessungen von 50 mm im Durchmesser der Projektionsfläche, 40 mm im Durchmesser der Basis der konischen Oberfläche 5a und 60º als konischer Winkel der konischen Oberfläche aufweist, wurde in dem Experiment benutzt. Weiterhin wurde der Prallzerkleinerer mit dem Kollisionsglied 5, das die Abmessungen von 50 mm im Durchmesser der Projektionsfläche, 40 mm im Durchmesser der Basis der konischen Oberfläche 5a und 60º als konischer Winkel der konischen Oberfläche, aufweist. Es wurde Druckluft bei einem Durchfluß von 10 m³/min und 5,5 kg/cm²G zugeführt. zum Vergleich wurde der herkömmliche Prallzerkleinerer, welcher das Kollisionsglied 8 mit einem Durchmesser von 90 mm und eine Projektionsfläche von 50 mm im Durchmesser benutzt. Das Material A wurde unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der herkömmlichen Vorrichtung zerkleinert. Die Resultate waren in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Prallzerkleinerer Stand der Technik Vorliegende Erfindung Projektionsfläche (Durchmesser) Durchsatz Partikelgrößenverteilung Durchschnittlicher Durchmesser 20 u oder mehr 5 u oder weniger
Die Partikelgrößenverteilung ist mit Hilfe und Verwendung eines Coulter-Zählers mit 100 u Öffnungsgröße ("TA-II", hergestellt von Nikkaki) gemessen worden.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, erhöht der Prallzerkleinerer der vorliegenden Erfindung die Zerkleinerungsleistung um ungefähr 20 % in dem Falle, daß die Projektionsfläche 50 mm Durchmesser hat und um ungefähr 30 % im Falle, daß die Projektionsfläche 90 mm im Durchmesser aufweist, verglichen mit dem herkömmlichen Prallzerkleinerer.
Wie aus dem vorhergehenden ersichtlich, ist die Prallzerkleinerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konstruiert, daß die Prallzerkleinerungsfläche des Kollisionsgliedes, das in der Zerkleinerungskammer gegenüber der Einspritzdüse angeordnet ist, einen zentralen konischen Oberflächenabschnitt umfaßt, von dem das Kollisionsglied in Richtung entgegen der Einspritzrichtung des Strahles vorsteht, einen konischen Winkel von nicht weniger als 30º besitzt und bei welchem die ringförmige Oberfläche benachbart zu dem zentralen konischen Oberflächenabschnitt ausgebildet ist. Daher erlaubt der erfindungsgemäße Prallzerkleinerer, daß das Material zerkleinert wird, das durch die Versorgungsöffnung in die Zerkleinerungskammer eingebracht wird, um das herausragende Ende der konischen Zerkleinerungsoberfläche, die in der Mitte des Kollisionsgliedes ausgebildet ist, zu erreichen, während es von dem Strahl, der durch die Einspritzdüse in die Prallzerkleinerungskammer eingespritzt wird, getragen wird, und daß es dann zu der Basis der konischen Oberfläche entlang der Peripherie der konischen Oberfläche aufgrund eines Coanda-Effektes, geleitet wird. Alles Material kollidiert dann direkt mit der ringförmigen Prallzerkleinerungsfläche, die bnachbart der konischen Oberfläche ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung verhindert daher auf effektive Weise die Bildung eines Staudruckes, der das Material in den Entladekanal lenkt, ohne dar es mit der Prallzerkleinerungsfläche kollidiert, und so die Zerkleinerung mit hoher Effizienz zu erreichen und die Produktivität zu erhöhen, und dabei den Durchsatz des Prallzerkleinerers zu verbessern.

Claims

1. Ein Prallzerkleinerer, welcher eine Prallzerkleinerungskainmer (2) umfaßt, eine Einspritzdüse (3), vorgesehen an der Prallzerkleinerungskammer (2), zum Ein-Spritzen eines Strahles (B) in die Prallzerkleinerungskainrner (2), eine Versorgungsöffnung (4), angeordnet an der Prallzerkleinerungskammer (2), um das zu zerkleinernde Material (A) in die Prallzerkleinerungskammer (2) einzubringen, und ein Kollisionsteil (5), welches in der Prallzerkleinerungskammer (2) gegenüber der Einspritzdüse (3) angeordnet ist, welches eine Prallzerkleinerungsoberfläche hat, auf welche das zu zerkleinernde Material (A) zusammen mit dem Strahl (B) aufprallt, wobei die Prallzerkleinerungsoberfläche des Kollisionsteiles (5) eine erste Kollisionsoberfläche (5a) umfaßt, welche in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles (B) geneigt ist, und eine zweite Kollisionsoberfläche (5b), welche mit der ersten Kollisionsoberfläche (5a) zusammenhängt, wodurch das Material (A) veranlaßt wird, zusammen mit dem Strahl (B) auf die erste Kollisionsoberfläche (5a) aufzuprallen, in unmittelbarer Nähe der Kontur der ersten Kollisionsoberfläche weiterzuströmen und gegen die zweite Kollisionsoberfläche (5b) zu schlagen, um eine Zerkleinerung zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein zylindrischer Kollisionsring (9) innerhalb der Prallzerkleinerungskammer (2) befindet, daß der zylindrische Kcllisionsring (9) eine innere Oberfläche (9a) hat, daß der zylindrische Kollisionsring (9) einen größeren Durchmesser als das Kollisionsteil (5) hat und daß er entlang der Bahn des Strahles (B) angeordnet ist, konzentrisch zu dem Kollisionsteil (5), und daß er sich nach hinten ausgehend von derselben Ebene wie die zweite Kollisionsoberfläche (5b) des Kollisionsteiles (5) erstreckt.

2. Ein Prallzerkleinerer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kollisionsring (9) sich nach vorne über die zweite Kollisionsoberfläche (5b) des Kollisionsteiles (5) in Richtung eines Entladedurchlasses (7) für das Material (A) in der Prallzerkleinerungskammer (2) hinaus erstreckt.

3. Ein Prallzerkleinerer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Kollisionsring (9) in zwei Hälften geteilt ist, so daß er eine halbkreisförmige obere offene Oberfläche (9b) hat und eine untere halbkreisförmige offene Oberfläche (9c), wobei sich die halbkreisförmige obere offene Oberfläche (9b) über die zweite Kollisionsoberfläche (5b) in Richtung des Entladedurchlasses (7) erstreckt, während die untere halbkreisförmige offene Oberfläche (9c) im wesentlichen in derselben Ebene wie die zweite Kollisionsoberfläche (9b) liegt.

4. Ein Prallzerkleinerer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kollisionsoberfläche (5a) eine konische Form hat, welche rückwärtig des Kollisionsteiles (5) in entgegengesetzter Richtung zur Einspritzrichtung ragt, und daß die zweite Kollisionsoberfläche (5b) ein kreisförrniger Reifen ist, welcher um die Basis der ersten konischen Kollisionsoberfläche (5a) geformt ist.

5. Ein Prallzerkleinerer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kollisionsoberfläche (5a) einen konischen Winkel von nicht weniger als 30º hat.

6. Ein Prallzerkleinerer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Winkel der ersten Kollisionsoberfläche (5a) innerhalb des Bereiches von 60 bis 100º liegt.

7. Ein Prallzerkleinerer nach Ansprüchen 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Kollisionsoberfläche (5b) radial von der Basis der ersten konischen Kollisionsoberfläche (5a) erstreckt, so daß sie rechtwinklig zur Einspritzrichtung des Strahles (B) liegt.

6. Ein Prallzerkleinerer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kollisionsoberfläche (5a) einen Neigungswinkel von nicht weniger als 100º in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles (B) hat, und daß die zweite Kollisionsoberfläche (5b) einen Neigungswinkel von nicht weniger als 90º in bezug auf die Einspritzrichtung des Strahles (B) hat, jedoch nicht mehr als der Neigungswinkel der ersten Kollisionsoberfläche (5a).

9. Ein Prallzerkleinerer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel von 100º bis 160º und der Neigungswinkel der zweiten Kollisionsoberfläche (5b) innerhalb des Bereiches von 5º bis 20º unterhalb des Neigungswinkels der ersten Kollisionsoberfläche (5a) liegt.