EP3613508A1 - Verfahren und vorrichtung zur ausschleusung schwer mahlbarer partikel aus einer spiralstrahlmühle - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ausschleusung schwer mahlbarer partikel aus einer spiralstrahlmühle Download PDF

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EP3613508A1
EP3613508A1 EP19190424.2A EP19190424A EP3613508A1 EP 3613508 A1 EP3613508 A1 EP 3613508A1 EP 19190424 A EP19190424 A EP 19190424A EP 3613508 A1 EP3613508 A1 EP 3613508A1
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EP
European Patent Office
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regrind
grinding
process space
discharge nozzle
steel mill
Prior art date
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Granted
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EP19190424.2A
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French (fr)
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EP3613508B1 (de
Inventor
Hermann Sickel
Frank Winter
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Netzsch Trockenmahltechnik GmbH
Original Assignee
Netzsch Trockenmahltechnik GmbH
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Publication date
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    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
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    • B02C19/061—Jet mills of the cylindrical type
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating

Definitions

  • the present invention relates to methods and a device for discharging difficult-to-grind particles from a spiral steel mill according to the features of claims 1 and 11.
  • jet mills are like from DE 44 31 534 A1 known. These jet mills are used to shred various materials. The particles to be crushed are accelerated by means of gas jets in order to be crushed by mutual impact. Shear forces also occur at the points at which the particles are accelerated by the gas jets, which additionally contribute to the comminution process.
  • the object of the present invention is to optimize the grinding process in such a way that residues which remain inside the grinding chamber during a grinding process can be removed from it more quickly and efficiently than is the case in the prior art.
  • the invention relates to a method for grinding, separating and removing difficult-to-grind components of a good mixture of components with different grindability from a process room of a jet mill. Due to the different properties of the components contained in the good mixture, the sufficiently comminuted particles, also described as fine material, leave the process space after classification via the fine material outlet. The classification takes place, for example, using a classifier wheel. The difficult-to-grind components, also described as coarse fractions, are unable to overcome the classifying device and are therefore kept back in the process room. In order to avoid an accumulation of coarse fractions in the process space, the coarse fractions are discharged through a fluid through at least one discharge nozzle.
  • the fluid that carries the coarse parts out of the process space is made available through the grinding nozzles protruding into the process space. During the grinding process, these nozzles provide the gas jets through which the particles of the feed material are crushed. Due to the overpressure or underpressure prevailing in the process space, the coarse fractions are removed from the process space by means of the grinding gas via the at least one discharge nozzle.
  • the discharge nozzle is closed to the process room during the grinding process and is only opened manually or automatically during a coarse fraction discharge phase.
  • Another advantage of the method according to the invention is the manual or automatic interruption of the regrind feed. This prevents unmilled material from being fed into the grinding chamber via the regrind inlet during the emptying of the grinding chamber or during the discharge of the pulverizable constituents from the grinding chamber.
  • the regrind is fed into the process space via the regrind feed by means of a metering unit, for example via a rotary valve, or a metering pump.
  • the discharge nozzle, as well as the regrind feed, can be closed off from the process room by means of locking elements.
  • the closure elements can be designed, for example, as a flap, slide, or cellular wheel sluice.
  • At least one operating parameter of the method is recorded via the at least one sensor.
  • Important operating parameters are, for example, the degree of filling of the mill, the quantity and speed of the regrind, and the quantity, pressure and speed of the grinding fluid used, the speed of the classifier wheel and the current consumption of the motor that drives the classifier wheel, and the grist throughput.
  • the various parameters interact with each other, in particular the degree of filling of the mill and the regrind.
  • the degree of filling of the The mill is controlled via the current consumption of the classifier wheel. If ground material leaves the process chamber via the classifier wheel and the fine material drain, there is less ground material in the process room, which means that there are fewer collisions of particles of the mill material with the classifier wheel. As a result, the power required to maintain a constant speed of the classifier wheel drops, and the current consumption of the motor that drives the classifier wheel drops.
  • regrind is fed into the process room until the current consumption of the motor that drives the classifier wheel is due to the now increasing number of collisions with regrind again a defined maximum value, for example 65% of the maximum power of the motor that drives the classifier wheel.
  • the limits for the power consumption of the motor that drives the classifier wheel can vary depending on the regrind being fed in. For example, values for the minimum value between 30% and 80%, in particular between 40% and 60%, are possible.
  • the maximum value for the power consumption of the motor which drives the classifier wheel can be between 50% and 100%, in particular between 60% and 80%.
  • the process for regrind feeding which is explained in the paragraph above, is expressed as a constant interval for regrind that has no difficult or impossible to grind components. That is, the intervals between the stop of the regrind feed and the start of the regrind feed, as well as the duration of the regrind feed, behave approximately periodically. This is not the case for regrind with components that are difficult or impossible to grind.
  • the enrichment of the difficult or impossible to grind components of the regrind means that fewer particles leave the process area than usual. For this reason, the current consumption of the motor that drives the classifier wheel does not drop below the defined minimum value as quickly, which is accompanied by a delay in the regrind feed.
  • the parts of the regrind that are difficult or impossible to grind in the process space continue to stress the classifier wheel without passing through it, as a result, the power consumption of the motor that drives the classifier wheel does not decrease, as with normal regrind without difficult or non-grindable components, and the intervals between stopping the regrinding process and start of regrind increase.
  • the duration of the regrind is reduced, since after falling below the defined minimum value for the current consumption of the motor that drives the classifier wheel, the corresponding maximum value is reached more quickly because a higher number of particles has remained in the process space.
  • the regrind feed is automatically stopped.
  • the opening and closing of the Discharge nozzle can be controlled.
  • the interruption or the start of the regrind feed and the opening or closing of the discharge nozzle can also be coordinated. For example, it is possible to control only the regrind feed via at least one operating parameter. If at least one operating parameter, such as the throughput, or the interval duration of the material supply leaves the value range defined for it, the interruption of the regrind feed is triggered. Depending on this, the opening of the discharge nozzle can be initiated at the same time or at different times.
  • the opening time of the discharge nozzle and the interruption of the regrind feed are set individually.
  • the opening time of the discharge nozzle is preferably 1-10 seconds.
  • the interruption of the regrind feed is preferably 1-10 seconds.
  • the opening of the discharge nozzle and the interruption of the regrind feed, as well as the closing of the discharge nozzle and the start of the regrind feed are carried out in a coordinated manner.
  • the regrind feed is interrupted before the discharge nozzle is opened. In this way, feed material that has not yet been ground can be ground and the particles that are still in the process space and ground to the target size can be discharged.
  • Some of the method steps described above preferably have a defined duration.
  • the grinding and the discharge of the portion of grindable portions of the ground material still in the process space takes between one second and five minutes, in particular between 1 and 60 seconds.
  • the opening of the discharge nozzle is between one second and one minute, in particular between 1 and 10 seconds.
  • the time between these two process steps can be between 0.5 and 60 seconds, in particular between 0.5 and 5 seconds.
  • the method according to the invention is carried out by a spiral jet mill for acting on partially crushable and classifiable material.
  • Such spiral steel mills have a process space which is surrounded by a housing. At least two grinding nozzles protrude into the process space; the grinding fluid is fed into the process space through these grinding nozzles during the grinding process.
  • the process space is designed to be rotationally symmetrical, flat and round, with a radially running housing wall which is delimited by a circular area at the top and bottom, the height of the cylinder being smaller than the diameter.
  • the grinding nozzles are arranged tangentially on the housing wall. Furthermore, the grinding nozzles are arranged on one level with the classifying wheel, which is located in the middle of the process room.
  • the classifying wheel is also of a rotationally symmetrical flat and round design, with radially extending lamellae which are delimited at the top and bottom by a plate which is designed as a circular surface, the height of the cylinder body being smaller than the diameter here as well.
  • the set pressure with which the grinding fluid is fed through the grinding nozzles into the process chamber varies between 0.1 and 40 bar (g).
  • Typical grinding fluids are air, nitrogen, water vapor and noble gases such as Argon and helium.
  • the regrind introduced through a regrind inlet connected to the process chamber is captured by the grinding fluid jets, accelerated and crushed by particle-particle collisions. It is therefore an autogenous grinding of the ground material.
  • the stressed particles are transported from the grinding fluid to the classifier wheel, which is driven by a frequency-controlled motor, for example.
  • the desired fineness of the fine material is preset via the speed of the classifier wheel. After passing through the classifying wheel, the fine material is discharged from the machine via the fine material outlet. Particles that are too coarse or not sufficiently ground are rejected by the classifier wheel and thus get back into the product-loaded grinding fluid jets for renewed stress. This creates a circular movement of the ground material in the process room.
  • a discharge connection is provided that is connected to the process space.
  • This discharge nozzle can be closed manually or automatically in relation to the process space and is closed during the grinding process.
  • the machine according to the invention for acting on partially crushable and classifiable material knows measuring instruments which record the operating parameters of the grinding process. Relevant operating parameters are, for example, the throughput of regrind per unit of time, quantity and speed of the regrind feed, and quantity, pressure and speed of the grinding fluid used, speed of the classifier wheel and current consumption of the motor that drives the classifier wheel. Furthermore, the machine according to the invention comprises a device with which the metering of the ground material into the process space can be detected and controlled.
  • the method can comprise one or more features and / or properties of the device described above.
  • the device can also have individual or multiple features and / or properties of the described method.
  • Figure 1 shows a sectional view of a spiral jet mill (1), having a regrind feed (2) through which the regrind (10) is guided into the process space (3).
  • the dosing that is to say the feeding of the ground material (10), takes place via a dosing unit (not shown), for example a rotary valve, or a pump device.
  • Grinding nozzles (4) which are positioned at a suitable distance from one another, protrude into the process space (3). This suitable distance varies depending on the number of grinding nozzles (4) and should be selected so that the grinding nozzles (4) are evenly distributed on the circular path that describes the housing (5) that surrounds the process space (3), in the example of Figure 1 So the grinding nozzles (4) are each offset by 90 ° and their respective longitudinal axis (41) close with a Area of the respective grinding nozzle attachment in the housing (5) tangent (13) an angle alpha ( ⁇ ) which should be in the range 10 ° and 60 °. Regarding the application, the grinding nozzles (4) can also be arranged irregularly on the housing (5).
  • the grinding nozzles (4) feed the grinding fluid (6) to the process space (3).
  • This grinding fluid (6) serves to stress and crush the output grinding stock (10).
  • the parameters such as pressure, quantity, temperature and spray angle for the grinding fluid (6) must be adjusted.
  • gases can be used as grinding fluid (6), in particular protective gases such as argon and helium and nitrogen.
  • the fine material outlet (7) is located in the middle of the process space (3), this leads particles through the cover or the bottom of the housing (5) out of the process space (3).
  • the particles are removed through the fine material outlet (7), which have achieved the necessary fineness through grinding in the process space (3), that is to say the ground portions of the ground material (11).
  • a sifter wheel (8) is positioned around the fine material outlet (7) so that only particles with the required fineness can leave the process space (3).
  • the classifier wheel (8) rotates and is operated at a variable speed. The necessary fineness for the ground portions of the ground material (11) can thus be set.
  • a particle that is too large wants to pass the rotating classifier wheel (8), it is thrown back into the process chamber (3) by the safety wheel (8) and subjected to a new load. If the particle is ground finely enough, it has a sufficiently small particle or grain size and it can leave the process chamber (3) through the fine material drain (7) with the fluid flow of the ground portions of the ground material (11).
  • the regrind feed (2) is closed in relation to the process space (3).
  • the discharge nozzle (9) opens at the same time or with a defined time offset. This is closed during the grinding process by a closure element (14), for example a flap, or a slide relative to the process space (3).
  • This closure element (14) can be positioned as desired in the discharge nozzle (9), for example the closure element (14) can lie flush against the outer shell of the housing (5), or can be attached within the housing (5) and terminate flush with the process space (3) , Due to the overpressure or underpressure in the process room (3) of -500 mbar (g) to +600 mbar (g), all the particles in the process room (3) are now flushed out of the process room (3) via the discharge nozzle (9).
  • the discharge nozzle (9 ) After a period of, for example, 1 to 60 seconds or a message from a sensor that monitors the degree of filling in the process room (3) and thus checks whether all parts of the millbase (12) that are difficult or impossible to grind have been discharged from the process room, the discharge nozzle (9 ), closed again by means of the closure element (14). The regrind (2) is then opened or started again and the grinding process is continued.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Vermahlen, Trennen und Austragen von schwer mahlbaren Bestandteilen eines Gutgemisches aus Komponenten mit unterschiedlicher Mahlbarkeit aus einer Spiralstahlmühle, wobei die schwer mahlbaren Bestandteile über mindestens einen zusätzlichen Austragsstutzen aus dem Prozessraum ausgetragen werden.Die Erfindung bezieht sich auf eine Spiralstahlmühle zum Zerkleinern und Klassieren von Mahlgut, mit mindestens einen Prozessraum, wobei dieser mindestens eine Prozessraum von einem Gehäuse umschlossen ist, mindestens eine in den mindestens einen Prozessraum mündende Mahlgutaufgabe, mindestens zwei Mahldüsen, einen Feingutauslass der radial von einem Sichterrad umschlossen wird, wobei dem Prozessraum mindestens ein Austragsstutzen zugeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausschleusung schwer mahlbarer Partikel aus einer Spiralstahlmühle gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Strahlmühlen wie aus der DE 44 31 534 A1 bekannt. Diese Strahlmühlen werden zum Zerkleinern von verschiedenen Stoffen benutzt. Mittels Gasstrahlen werden die zu zerkleinernden Partikel beschleunigt, um durch gegenseitigen Stoß zerkleinert zu werden. Weiter treten an den Stellen an welchen die Teilchen durch die Gasstrahlen beschleunigt werden Scherkräfte auf, welche zusätzlich zum Zerkleinerungsprozess beitragen.
  • Bei Aufgabegut aus verschiedenen Komponenten kann es vorkommen, dass nur einige davon mittels der Stahlmühle vermahlen werden können. Die ausreichend zerkleinerten Partikel verlassen den Mahlraum in dem die ausreichend zerkleinerten Partikel, auch als Feingut bezeichnet, eine Klassiereinrichtung, beispielsweise ein Sichterrad passieren und anschließend über einen Feingutauslass die Strahlmühle verlassen. Komponenten die andere Eigenschaften, wie zum Beispiel duktiles Verhalten oder eine höhere Härte aufweisen, können im Mahlraum zurück bleiben. Diese schwer mahlbaren Bestandteile, oder auch Grobanteile reichern sich mit andauern des Mahlvorganges im Mahlraum an und verringern so das Volumen des Mahlraumes, der eigentlich zur Vermahlung zur Verfügung stehen sollte, dadurch sinkt die Durchsatzleistung der Strahlmühle erheblich.
  • Von Strahlmühlen aus dem Stand der Technik ist bekannt, das diese schwer mahlbaren Bestandteile durch eine Reduktion der Sichterdrehzahl aus der Mühle ausgeschleust werden. Nachteil bei der Reduktion der Sichterdrehzahl ist eine komplette Kontamination der Anlage mit groben Partikeln. Im Anschluss daran muss das Fließbett wieder neu befüllt werden, was zur Folge hat, dass es bis zur Erreichung des optimalen Füllstandes zur Verschiebungen in der Kornverteilung kommt und auch niedrige Durchsatzleistungen erreicht werden. Weiter muss die Anlage gespült werden, damit die groben Partikel aus der Anlage entfernt werden. Dieses Vorgehen ist sehr ineffizient und nimmt viel Zeit in Anspruch.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin den Mahlprozess dahingehend zu optimieren, dass Rückstände welche während eines Mahlvorganges innerhalb des Mahlraumes verbleiben schneller und effizienter aus diesem entfernt werden können, als das im Stand der Technik der Fall ist.
  • Die obigen Aufgaben werden durch das Verfahren und die Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 11 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Gestaltungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
    • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermahlen Trennen und Austragen von schwer mahlbaren Bestandteilen eines Gutgemisches aus Komponenten mit unterschiedlicher Mahlbarkeit aus einem Prozessraum einer Strahlmühle. Auf Grund der unterschiedlichen Eigenschaften der im Gutgemisch enthaltenen Komponenten kommt es dazu dass die ausreichend zerkleinerten Partikel, auch als Feingut beschrieben, den Prozessraum nach einer Klassierung über den Feingutauslass verlassen. Die Klassierung erfolgt beispielsweise mittels eines Sichterrades. Die schwer mahlbaren Bestandteile, auch als Grobanteile beschrieben sind nicht in der Lage die Klassiervorrichtung zu überwinden und werden deshalb im Prozessraum zurück gehalten. Um eine Anreicherung an Grobanteilen im Prozessraum zu vermeiden werden die Grobanteile mittels eines Fluides über mindestens einen Austragsstutzen ausgetragen.
  • Das Fluid welches die Grobanteile aus dem Prozessraum austrägt wird durch die in den Prozessraum ragenden Mahldüsen zur Verfügung gestellt. Diese Düsen stellen während des Mahlvorganges die Gasstrahlen zur Verfügung, durch welche die Partikel des Aufgabegutes zerkleinert werden. Durch den Überdruck, oder Unterdruck der im Prozessraum herrscht werden die Grobanteile mittels des Mahlgases aus dem Prozessraum über den mindestens einen Austragsstutzen ausgetragen.
  • Um das Verfahren weiter zu optimieren ist der Austragsstutzen während des Mahlprozesses zum Prozessraum hin geschlossen und wird nur während einer Grobanteilaustragsphase manuell oder automatisch geöffnet.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die manuelle oder automatische Unterbrechung der Mahlgutaufgabe. So wird verhindert, dass während der Entleerung des Mahlraumes, beziehungsweise während des Austrages der schwermahlbaren Bestandteile aus dem Mahlraum unvermahlenes Material über den Mahlguteinlass dem Mahlraum zugeführt wird. Die Zuführung von Mahlgut über die Mahlgutaufgabe in den Prozessraum erfolgt mittels einer Dosiereinheit, beispielsweise über eine Zellradschleuse, oder eine Dosierpumpe.
  • Der Austragsstutzen, sowie die Mahlgutaufgabe können mittels Verschlusselementen gegenüber dem Prozessraum verschlossen werden. Die Verschlusselemente können beispielsweise als Klappe, Schieber, oder Zellradschleuse ausgebildet sein.
  • Um die Unterbrechung der Mahlgutaufgabe besser regeln zu können, werden über den mindestens einen Sensor mindestens ein Betriebsparameter des Verfahrens erfasst. Wichtige Betriebsparameter sind beispielsweise der der Füllgrad der Mühle, Menge und Geschwindigkeit der Mahlgutaufgabe, und Menge, Druck und Geschwindigkeit des eingesetzten Mahlfluides, Drehzahl des Sichterrades und Stromaufnahme des Motor der das Sichterrad antreibt, sowie der Mahlgutdurchsatz.
  • Die verschiedenen Parameter haben eine Wechselwirkung aufeinander, insbesondere der Füllgrad der Mühle und die Mahlgutaufgabe. Der Füllgrad der Mühle wird über die Stromaufnahme des Sichterrades kontrolliert. Verlässt vermahlenes Mahlgut den Prozessraum über das Sichterrad und den Feingutaulass befindet sich weniger Mahlgut im Prozessraum, daher kommt es zu weniger Kollisionen von Partikeln des Mahlgutes mit dem Sichterrad. Infolge dessen sinkt die benötigte Leistung um eine konstante Drehzahl des Sichterrades aufrecht zu erhalten, die Stromaufnahme des Motors welcher das Sichterrad antreibt sinkt. Verlässt die Stromaufnahme einen definierten Minimalwert, fällt beispielsweise unter 60 % der Maximalleistung des Motors welcher das Sichterrad antreibt, wird über die Mahlgutaufgabe solange Mahlgut in den Prozessraum aufgegeben bis die Stromaufnahme des Motors welcher das Sichterrad antreibt, auf Grund der nun wieder steigenden Anzahl an Kollisionen mit Mahlgut wieder einen definierten Maximalwert, beispielsweise 65 % der Maximalleistung des Motors welcher das Sichterrad antreibt erreicht hat. Abhängig von dem aufgegebenen Mahlgut können die Grenzen für die Leistungsaufnahmen des Motors welcher das Sichterrad antreibt variieren. Möglich sind beispielsweise Werte für den Minimalwert zwischen 30 % und 80 %, insbesondere zwischen 40 % und 60 %. Der Maximalwert für die Leistungsaufnahme des Motors welcher das Sichterrad antreibt kann zwischen 50 % und 100 %, insbesondere zwischen 60 % und 80 % liegen.
  • Der im obigen Absatz erläuterte Prozess zur Mahlgutaufgabe drückt sich bei Mahlgut, welches keine schwer oder nicht mahlbaren Bestandteile aufweist als konstanter Intervall aus. Heißt die Abstände zwischen Stopp der Mahlgutaufgabe und Start der Mahlgutaufgabe, sowie die Dauer der Mahlgutaufgabe verhalten sich annährend periodisch. Bei Mahlgut mit schwer oder nicht mahlbaren Bestandteilen ist dies nicht der Fall.
  • Die Anreicherung der schwer oder nicht mahlbaren Bestandteilen des Mahlgutes führt dazu, dass weniger Partikel den Prozessraum verlassen als gewöhnlich. Aus diesem Grund sinkt auch die Stromaufnahme des Motors welcher das Sichterrad antreibt nicht so schnell unter den definierten Minimalwert, damit einher geht auch eine Verzögerung der Mahlgutaufgabe. Die im Prozessraum verbleibenden schwer oder nicht mahlbaren Bestandteilen des Mahlgutes beanspruchen weiterhin das Sichterrad, ohne dieses aber zu passieren, dadurch sinkt die Stromaufnahme des Motors welcher das Sichterrad antreibt nicht wie bei normalem Mahlgut ohne schwer oder nicht mahlbaren Bestandteile und die Abstände zwischen Stopp der Mahlgutaufgabe und Start der Mahlgutaufgabe vergrößern sich. Die Dauer der Mahlgutaufgabe dagegen verringert sich, da nach unterschreiten des definierten Minimalwertes für die Stromaufnahme des Motors welcher das Sichterrad antreibt, der entsprechende Maximalwert schneller erreicht wird, da eine höhere Anzahl von Partikeln im Prozessraum verblieben ist.
  • Durch das beschriebene verhalten von Mahlgut mit schwer oder nicht mahlbaren Bestandteilen lässt sich mit steigender Mahldauer eine signifikante Verringerung des Durchsatzes erkennen. Diese Verringerung des Durchsatzes kann bevorzugt als Steuerwert für die Austragung der schwer oder nicht mahlbaren Bestandteilen aus der Mühle verwendet werden.
  • Wird mindestens ein definierter Wertebereich des mindestens eines überwachten Betriebsparameters verlassen, beispielsweise des Durchsatzes, wird die Mahlgutaufgabe automatisch gestoppt. Analog zur Mahlgutaufgabe, also ebenfalls abhängig von den Betriebsparametern, kann die Öffnung und Schließung des Austragsstutzens gesteuert werden. Die Unterbrechung oder der Start der Mahlgutaufgabe und die Öffnung oder Schließung des Austragsstutzens kann ebenfalls aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise ist es möglich nur die Mahlgutaufgabe über mindestens einen Betriebsparameter zu steuern. Verlässt mindestens ein Betriebsparameter, z.B. die Durchsatzleistung, oder die Intervalldauer der Materialzufuhr den für ihn definierten Wertebereich, wird die Unterbrechung der Mahlgutaufgabe angestoßen. Abhängig davon kann die Öffnung des Austragsstutzens gleichzeitig oder zeitlich versetzt angestoßen werden. Das gleiche ist auch denkbar, wenn nur der Austragsstutzen über mindestens einen Betriebsparameter gesteuert wird und die Mahlgutaufgabe abhängig davon reagiert. Dadurch ist es möglich für das Mahlverfahren automatisiert stabile und an das entsprechende Mahlgut angepasste Bedingungen zu schaffen. Die entsprechenden Wertebereiche für die Betriebsparameter sind je nach Material und Mahlfluid zu wählen.
  • Je nach Mahlgut wird die Öffnungszeit des Austragsstutzens, sowie die Unterbrechung der Mahlgutaufgabe individuell eingestellt. Die Öffnungszeit des Austragsstutzens beträgt vorzugsweise 1-10 Sekunden. Die Unterbrechung der Mahlgutaufgabe beträgt vorzugweise 1-10 Sekunden.
  • In einer vorteilhaften Version des Verfahrens wird die Öffnung des Austragsstutzens und die Unterbrechung der Mahlgutaufgabe, sowie die Schließung des Austragsstutzens und der Start der Mahlgutaufgabe aufeinander abgestimmt durchgeführt. Um Verluste des Mahlgutes zu vermeiden ist es vorteilhaft, wenn vor der Öffnung des Austragsstutzens die Mahlgutaufgabe unterbrochen wird. So kann noch nicht vermahlenes Aufgabegut vermahlen werden und die noch im Prozessraum befindlichen, auf die Zielgröße vermahlenen Partikel können ausgetragen werden.
  • Ein Beispielhafter Ablauf des Verfahrens könnte also wie folgt beschrieben werden:
    1. 1. Durch Anreicherung von schwer oder nicht mahlbaren Anteile des Mahlgutes im Prozessraum verlässt mindestens ein Betriebsparameter einen definierten Wertebereich.
    2. 2. Unterbrechung der Mahlgutaufgabe.
    3. 3. Vermahlung und Austrag des noch im Prozessraum befindlichen Mahlgutes.
    4. 4. Öffnung des Austragsstutzens und Austrag der schwer oder nicht mahlbaren Anteile des Mahlgutes aus dem Prozessraum.
    5. 5. Schließung des Austragsstutzens.
    6. 6. Start der Mahlgutaufgabe und Weiterführung des Mahlprozesses.
  • Vorzugsweise haben einige der oben beschriebenen Verfahrensschritte eine definierte Dauer, Beispielsweise dauert die Vermahlung und der Austrag des noch im Prozessraum befindlichen Anteils von mahlbaren Anteilen des Mahlgutes zwischen einer Sekunde und fünf Minuten, insbesondere zwischen 1 und 60 Sekunden. Die Öffnungsdauer des Austragsstutzens beträgt zwischen einer Sekunde und einer Minute, insbesondere zwischen 1 und 10 Sekunden. Sobald der Austragsstutzen geschlossen ist kann mit der erneuten Mahlgutaufgabe begonnen werden. Die Zeit zwischen diesen beiden Verfahrensschritten kann zwischen 0,5 und 60 Sekunden, insbesondere zwischen 0,5 und 5 Sekunden liegen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird von einer Spiralstrahlmühle zur Einwirkung auf zum Teil zerkleinerbares und klassierbares Gut durchgeführt. Solche Spiralstahlmühlen weißen einen Prozessraum auf, der von einem Gehäuse umgeben ist. In den Prozessraum ragen mindestens zwei Mahldüsen, durch diese Mahldüsen wird während des Mahlprozesses das Mahlfluid in den Prozessraum geleitet.
  • Bei Spiralstrahlmühlen ist der Prozessraum rotationssymmetrisch flach und rund ausgebildet, mit einer radial verlaufenden Gehäusewand die von jeweils einer Kreisfläche oben und unten begrenzt wird, wobei die Höhe des Zylinders kleiner ist als der Durchmesser. Die Mahldüsen werden tangential an der Gehäusewand angeordnet. Weiter sind die Mahldüsen auf einer Ebene mit dem Sichterrad angeordnet, welches sich in der Mitte des Prozessraumes befindet. Das Sichterrad ist ebenfalls rotationssymmetrisch flach und rund ausgebildet, mit radial verlaufenden Lamellen die von jeweils einer Platte, die als Kreisfläche ausbildet ist oben und unten begrenzt werden, wobei auch hier die Höhe des Zylinderkörpers kleiner ist als der Durchmesser.
  • Je nach Mahlgut und Mahlfluid variiert der eingestellte Druck, mit welchem das Mahlfluid durch die Mahldüsen in den Prozessraum geleitet wird zwischen 0,1 und 40 bar(g). Typische Mahlfluide sind Luft, Stickstoff, Wasserdampf und Edelgase wie z.B. Argon und Helium.
  • Das über einen, mit dem Prozessraum in Verbindung stehenden Mahlguteinlass eingebrachte Mahlgut wird von den Mahlfluidstrahlen erfasst, beschleunigt und durch Teilchen-Teilchen-Stöße zerkleinert. Es handelt sich also um eine autogene Vermahlung des Mahlgutes. Vom Mahlfluid werden die beanspruchten Partikel zum Sichterrad transportiert, welches über einen, beispielsweise frequenzgeregelten Motor angetrieben wird. Die gewünschte Zielfeinheit des Feingutes wird über die Drehzahl des Sichterrades voreingestellt. Das Feingut wird nach passieren des Sichterrades über den Feingutauslass aus der Maschine ausgetragen. Zu grobe, bzw. noch nichts ausreichend vermahlene Partikel werden vom Sichterrad abgewiesen und gelangen so wieder in die produktbeladenen Mahlfluidstrahlen zur erneuten Beanspruchung. So entsteht eine kreisförmige Bewegung des Mahlgutes im Prozessraum.
  • Um die, sich im Prozessraum anreichernden Anteile der schwer zu mahlenden, oder nichtmahlbaren Bestandteile des Mahlgutes aus dem Prozessraum abzuführen ist ein mit dem Prozessraum in Verbindung stehender Austragsstutzen vorgesehen. Dieser Austragsstutzen ist manuell oder automatisiert gegenüber dem Prozessraum verschließbar und ist während des Mahlprozesses geschlossen.
  • Die erfindungsgemäße Maschine zur Einwirkung auf zum Teil zerkleinerbares und klassierbares Gut, weißt Messinstrumente auf welche die Betriebsparameter des Mahlprozesses erfassen. Relevante Betriebsparameter sind beispielsweise der Durchsatz an Mahlgut pro Zeiteinheit, Menge und Geschwindigkeit der Mahlgutaufgabe, und Menge, Druck und Geschwindigkeit des eingesetzten Mahlfluides, Drehzahl des Sichterrades und Stromaufnahme des Motores welcher das Sichterrad antreibt. Weiter umfasst die erfindungsgemäße Maschine eine Vorrichtung mit welcher die Dosierung des Mahlgutes in den Prozessraum erfasst und gesteuert werden kann.
  • Das Verfahren können alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Merkmalen ein oder mehrere Merkmale und / oder Eigenschaften der zuvor beschriebenen Vorrichtung umfassen. Ebenfalls kann die Vorrichtung alternativ oder zusätzlich einzelne oder mehrere Merkmale und / oder Eigenschaften der beschriebenen Verfahrens aufweisen.
  • Es sei an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ausgangsgemisch und der Anlage zur Herstellung des Ausgangsgemisches erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Ausgangsgemisch und/oder zur Anlage von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren. In umgekehrter Weise gilt dasselbe, so dass auch alle Aspekte und Ausführungsvarianten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert wurden, gleichermaßen Teilaspekte des erfindungsgemäßen Ausgangsgemisches und der Anlage betreffen oder sein können. Wenn daher an einer Stelle bei der Beschreibung oder auch bei den Anspruchsdefinitionen zum erfindungsgemäßen Verfahren von bestimmten Aspekten und/oder Zusammenhängen und/oder Wirkungen die Rede ist, so gilt dies gleichermaßen für das erfindungsgemäße Ausgangsgemisch und die Anlage.
    • Figurenbeschreibung
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
  • Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Spiralstrahlmühle (1), aufweisend eine Mahlgutaufgabe (2) durch welche das Mahlgut (10) in den Prozessraum (3) geführt wird. Die Dosierung, also die Aufgabe des Mahlgutes (10) erfolgt über eine Dosiereinheit (nicht dargestellt), beispielsweise eine Zellradschleuse, oder eine Pumpvorrichtung.
  • In den Prozessraum (3) ragen Mahldüsen (4), welche in geeigneten Abstand voneinander positioniert sind. Dieser geeignete Abstand variiert je nach Anzahl der Mahldüsen (4) und sollte so gewählt sein, dass sich die Mahldüsen (4) gleichmäßig auf der Kreisbahn, die das Gehäuse (5), welches den Prozessraum (3) umschließt beschreibt verteilen, im Beispiel der Figur 1 sind also die Mahldüsen (4) jeweils 90° versetzt angeordnet und ihre jeweilige Längsachse (41) schließen mit einer im Bereich der jeweiligen Mahldüsenbefestigung im Gehäuse (5) angelegten Tangente (13) einen Winkel Alpha (α) ein der im Bereich 10° und 60° liegen soll. Anwendungsbetreffend können die Mahldüsen (4) auch unregelmäßig am Gehäuse (5) angeordnet sein.
  • Die Mahldüsen (4) führen dem Prozessraum (3) das Mahlfluid (6) zu. Diese Mahlfluid (6) dient dazu das ausgegebene Mahlgut (10) zu beanspruchen und zu zerkleinern. Je nach Anwendung und aufgegebenen Mahlgut (10) sind die Parameter wie Beispielsweise Druck, Menge, Temperatur und Sprühwinkel für das Mahlfluid (6) anzupassen. Als Mahlfluid (6) kommen Beispielsweise Gase in Frage, insbesondere Schutzgase wie Argon und Helium und Stickstoff.
  • In der Mitte des Prozessraumes (3) befindet sich der Feingutauslass (7), dieser führt Partikel durch den Deckel oder den Boden des Gehäuses (5) aus dem Prozessraum (3). Durch den Feingutauslass (7) werden die Partikel abgeführt, welche die nötige Feinheit durch die Vermahlung im Prozessraum (3) erlangt haben, also die vermahlenen Anteile des Mahlgutes (11). Damit nur Partikel mit der nötigen Feinheit den Prozessraum (3) verlassen können ist um den Feingutauslass (7) ein Sichterrad (8) positioniert. Das Sichterrad (8) rotiert und wird mit einer variablen Drehzahl betrieben. Somit kann die nötige Feinheit für die vermahlenen Anteile des Mahlgutes (11) eingestellt werden. Will ein zu großer Partikel das rotierende Sichterrad (8) passieren, wird dieses vom Sicherrad (8) zurück in den Prozessraum (3) geschleudert und erneut beansprucht. Ist der Partikel fein genug vermahlen, weist er also eine ausreichend kleine Partikel-, bzw. Korngröße auf kann er mit dem Fluidstrom der vermahlenen Anteile des Mahlgutes (11) den Prozessraum (3) durch den Feingutaulass (7) verlassen.
  • Die schwer, oder nicht mahlbaren Anteile des Mahlgutes (12) verbleiben somit im Prozessraum (3) und reichern sich dort im Laufe des Mahlprozesses an. Um diese Partikel aus dem Prozessraum (3) abzuführen, wird die Mahlgutaufgabe (2) gegenüber dem Prozessraum (3) geschlossen. Zeitgleich, oder mit einem definierten zeitlichen Versatz öffnet sich der Austragsstutzen (9). Dieser ist während des Mahlprozesses durch ein Verschlusselement (14), beispielsweise eine Klappe, oder ein Schieber gegenüber dem Prozessraum (3) geschlossen. Dieses Verschlusselement (14) kann beliebig im Austragsstutzen (9) positioniert werden, beispielsweise kann das Verschlusselement (14) bündig an der Außenhülle des Gehäuses (5) anliegen, oder innerhalb des Gehäuses (5) angebracht sein und bündig zum Prozessraum (3) abschließen. Durch den im Prozessraum (3) herrschenden Überdruck oder Unterdruck von -500 mbar(g) bis +600 mbar(g) werden nun alle im Prozessraum (3) befindlichen Partikel über den Austragsstutzen (9) aus dem Prozessraum (3) gespült.
  • Nach einem Zeitraum von beispielsweise 1 bis 60 Sekunden oder einer Meldung eines Sensors der den Füllgrad im Prozessraum (3) überwacht und somit prüft ob alle schwer, oder nicht mahlbaren Anteile des Mahlgutes (12) aus dem Prozessraum ausgetragen wurden, wird der Austragsstutzen (9), mittels des Verschlusselementes (14) wieder geschlossen. Anschließend wird die Mahlgutaufgabe (2) wieder geöffnet, bzw. gestartet und der Mahlprozess wird fortgeführt.
  • Optional kann auch vorgesehen sein, die Mahlgutaufgabe (2) mit einem weiteren Verschlusselement (15), analog zu dem Verschlusselement (14) im Austragsstutzen (9) gegenüber dem Prozessraum (3) zu verschließen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Spiralstahlmühle
    2
    Mahlgutaufgabe
    3
    Prozessraum
    4
    Mahldüsen
    5
    Gehäuse
    6
    Mahlfluid
    7
    Feingutauslass
    8
    Sichterrad
    9
    Austragsstutzen
    10
    Mahlgut
    11
    Vermahlene Anteile des Mahlgutes
    12
    schwer oder nicht mahlbaren Anteile des Mahlgutes
    13
    Tangente
    14
    Verschlusselement
    41
    Längsachse der Mahldüsen

Claims (15)

  1. Verfahren zum Vermahlen, Trennen und Austragen von schwer mahlbaren Bestandteilen eines Gutgemisches aus Komponenten mit unterschiedlicher Mahlbarkeit aus einem Prozessraum einer Spiralstahlmühle aus welchem die leicht mahlbaren Bestandteile über einen Feingutauslass ausgetragen werden, wobei die schwer mahlbaren Bestandteile mittels eines Fluides über mindestens einen zusätzlichen Austragsstutzen aus dem Prozessraum ausgetragen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die schwer mahlbaren Bestandteile durch ein Mahlfluid aus dem Prozessraum ausgetragen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Austragsstutzen und/oder die Mahlgutaufgabe während des Mahlprozesses geschlossen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Austragsstutzen automatisch geöffnet werden kann.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mahlgutaufgabe automatisch unterbrochen werden kann.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei verschiedene Betriebsparameter des Verfahrens während des Mahlvorganges erfasst werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Mahlgutaufgabe unterbrochen wird, wenn ein definierter Wertebereich der erfassten Betriebsparameter verlassen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Austragsstutzen geöffnet wird, wenn ein definierter Wertebereich der erfassten Betriebsparameter verlassen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Öffnungszeit des Austragsstutzens 1-10 Sekunden und/oder die Unterbrechung der Mahlgutaufgabe 1-10 Sekunden beträgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Öffnen des Austragsstutzens und die Unterbrechung der Mahlgutaufgabe synchronisiert durchgeführt wird.
  11. Spiralstahlmühle (1) zum Zerkleinern und Klassieren von Mahlgut, mit mindestens einen Prozessraum (3), wobei dieser mindestens eine Prozessraum (3) von einem Gehäuse (5) umschlossen ist, mindestens eine in den mindestens einen Prozessraum (3) mündende Mahlgutaufgabe (2), mindestens zwei Mahldüsen (4), einen Feingutauslass (7) und ein den Feingutauslass (7) radial umschließendes Sichterrad (8) umfasst, wobei dem Prozessraum (3) mindestens ein Austragsstutzen (9) zugeordnet ist.
  12. Spiralstahlmühle (1) nach Anspruch 11, wobei der Austragsstutzen (9) und/oder die Mahlgutaufgabe (2) mittels eines Verschlusselementes (14, 15) verschließbar ist.
  13. Spiralstahlmühle (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Spiralstahlmühle (1) mit Messinstrumenten zur Erfassung der Betriebsparameter versehen ist.
  14. Spiralstahlmühle (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Guteinlass eine Messvorrichtung aufweist welche die Dosierung der Mahlgutaufgabe in den Prozessraum erfasst.
  15. Spiralstahlmühle (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Mahldüsen (4) tangential zum Gehäuse (5) des Prozessraums (3) angeordnet sind.
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