DE19601594C2

DE19601594C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien, insbesondere zur Probenvorbereitung für Analysen

Info

Publication number: DE19601594C2
Application number: DE1996101594
Authority: DE
Inventors: Gerhard Baer
Original assignee: Fritsch GmbH
Current assignee: Fritsch GmbH
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2016-01-19
Also published as: DE19601594A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zerkleinern von Materialien, insbesondere zur Probenvorbereitung für Analysen, nach Anspruch 1 und auf eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien, insbesondere zur Probenvorbereitung für Analysen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.

Bei einer Vorrichtung dieser Art (Prospekt der Firma Fritsch: Labor- Backenbrecher zum satzweisen oder kontinuierlichen Vorzerkleinern von mittelharten bis hart-zähen Stoffen) kann bei der Zerkleinerung entwickelnder Staub über dem Backenbrecher durch einen Staubsauger abgesaugt werden. Einen Einfluß auf die Mahlweise des Backenbrechers hat dies nicht.

Zum Zerkleinern sperriger, weicher bis mittelharter, sowie fasiger Materialien werden auch Laborschneidmühlen verwendet (Prospekt der Firma Retsch). Das Geräteprogramm, sowie Prospekt der Firma Fritsch, Laborschneidmühle pulverisette 15, die einen Einfülltrichter, rotierende und feststehende Messer, Siebeinsätze sowie einen Auffangbehälter aufweisen. Zur Untersuchung verschiedener Materialien werden mitunter definierte Korngrößen benötigt. In diesem Zusammenhang gibt es das Problem der Erstellung einer repräsentativen Probe, z. B. über die Bestandteile des Müllanfalls eines Tages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien zu schaffen, mit der sich eine schnelle Zerkleinerung auf eine definierte Korngröße erzielen läßt. Dabei soll es nicht zu zeitlichen oder örtlichen Stockungen oder Stauungen kommen, wodurch die Gleich mäßigkeit der zu erzielenden Korngröße gefährdet wäre.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.

In der Erfindung wird eine Schneidmühle mit einem Staubsauger kombiniert. Der Staubsauger sorgt für einen gleichmäßigen Luftdurchsatz durch das Gerät, so daß es nicht zu zeitlichen oder örtlichen Stockungen oder Stauungen kommt, wodurch die Gleichmäßigkeit der erzielbaren Korngröße gefährdet wäre. Durch einen zweimaligen Durchlauf läßt sich, die Korngröße auf das gewünschte Maß verringern. Dies läßt sich auch durch ein entsprechend gestaltetes Gesamtgerät bewerkstelligen, das außerdem eine Probenteilung vornimmt, um ein komplettes Analyseaufbereitungsgerät darzustellen. Im einzelnen sind zwei Schneidmühlen unter Zwischenfügung eines Probenteilers miteinander und mit dem Staubsauger verbunden, dem der endgültige Mahlgutbehälter zugeordnet ist. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Beaufschlagung der Schneidmühlen erzielt, so daß mit diesen ein gleichmäßiger Mahldurchsatz und wohldefinierte Mahlergebnisse erzielt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Einzelheiten der Erfindung werden im nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erste Schneidmühle mit Probenteiler, geschnitten, und

Fig. 2 eine zweite Schneidmühle mit Staubsauger.

Fig. 1 zeigt den oberen Abschnitt des Analyseaufbereitungsgeräts. Es sind eine erste Schneidmühle 1 und ein Probenteiler 2 vorgesehen. Die Schneidmühle 1 weist ein öffnenbares Gehäuse 10, einen Eingabetrichter 11, einen trichterförmigen Mahlgutaustritt 12 und eine Messerwalze 13 auf. Die Messerwalze 13 wird von einem nicht dargestellten Getriebemotor mit etwa 300 Umdrehungen/Minute angetrieben. Die Messerwalze 13 besteht vorzugsweise aus zwei schräg verzahnten Fräsern, die zu einer Pfeilverzahnung zusammengesetzt sind, d. h. die Nuten 14 der Fräser laufen schräg aufeinander zu, um das Mahlgut zur Mitte hin einzuziehen. Am Umfang der Messerwalze 13 sind drei feststehende Messer 15, 16, 17 angeordnet, deren Schneidwinkel unterschiedlich gewählt ist, und zwar beim Messer 15 ein negativer Schneidwinkel, beim Messer 16 der Schneidwinkel Null und beim Messer 17 ein positiver Schneidwinkel. Vom Umlauf der Messerwalze 13 aus gesehen sind die Messer 15, 16 am Eintrittsrand und das Messer am Rückführungsrand des Eingabetrichters 11 angeordnet.

Das Gehäuse 10 ist mittels eines Spannverschlusses 18 mit einem entleerbaren Mahlgutsilo 20 verbunden, in welchem der Mahlgutaustritt 12 hineinführt und in welchem der Probenteiler 2 angeordnet ist. Wie ersichtlich, enthält der Probenteiler 2 einen Probenteller 21 mit einer oder mehreren Bohrungen 22 und einem Kegel 23, um das aus dem Mahlgutaustritt 12 austretende Mahlgut in ein Förderrohr 24 weiterzuleiten oder im Mahlgutsilo 20 abzulagern. Der Probenteller 21 dreht sich mittels eines Getriebemotors 25 mit etwa 100 Umdrehungen/Minute. Ein ringförmiger Flächenstreifen des Probentellers 21 befindet sich unterhalb der Öffnung des Mahlguttrichters 12 und wird zu 14 Teilen von der Tellerwand und zu 1 Teil von den Bohrungen 22 eingenommen. Demgemäß gelangen 14/15 des bei 12 austretenden Mahlguts in den Mahlgutsilo 20 und 1/15 in das Förderrohr 24.

In einem ausgeführten Beispiel wurde für das Förderrohr 24 ein Innendurchmesser von 25 mm gewählt, und das Mahlgut auf dem Probenteiler 2 hatte eine Korngröße von 4 mm.

Fig. 2 zeigt den unteren Teil des Analyseaufbereitungsgerätes, das über das Förderrohr 24 mit dem oberen Teil verbunden ist, wobei aus Gründen der Übersicht Strukturbauteile fortgelassen worden sind, welche Ober- und Unterteil sicher miteinander verbinden und ein Standgerät mit Füßen bilden. Im einzelnen sind eine zweite Schneidmühle 3, ein Mahlgutbehälter 4 und ein Staubsauger 5 als Hauptbauteile vorgesehen. Die zweite Schneidmühle 3 weist ein öffnenbares Gehäuse 30 auf, in dem eine Messerwalze 33 gelagert ist, die gleichartig zur Messerwalze 13 ausgebildet ist und deshalb nicht weiter erläutert werden muß. Dies gilt auch hinsichtlich der feststehenden Messer 35 bis 37, deren Spaltbreite zur rotierenden Messerwalze 33 jedoch enger eingestellt sein kann. Der Hauptunterschied besteht in der Umdrehungszahl des nicht dargestellten Motors mit etwa 2800 Umdrehungen/Minute, wodurch das Mahlgut entsprechend fein gemahlen werden kann.

Eine Mahlgutaustrittsleitung 32 führt zu dem Mahlgutbehälter 4, auf dem das Gehäuse 50 des Staubsaugers 5 aufsitzt und mittels eines nicht dargestellten Spannverschlusses abnehmbar befestigt ist. In dem Gehäuse 50 ist eine Staubsauger-Antriebseinheit 51 untergebracht, ferner ein Kompressor 52 und Mikrofilter 53. Ein Tragegriff 54 ermöglicht den Transport des Staubsaugers 5 mit Mahlgutbehälter 4, nachdem der Steckeingriff der Mahlgutaustrittsleitung 32 vom Stutzen 41 des Mahlgutbehälters 4 gelöst worden ist.

Ein Filtersack 55 schirmt die Antriebseinheit 51, welche einen Motor mit Ventilator enthält, gegenüber dem feinen Mahlgut im Behälter 4 ab. Dieses hatte in einem ausgeführten Beispiel eine Korngröße von 250 µm und darunter, wie sie für eine TOC-Schnellanalyse benötigt wird.

Der Staubsauger 5 sorgt für einen Luftstrom, beginnend beim Trichter 11 durch das Innere der ersten Schneidmühle 1, die Leitungen 12, 24, das Innere der zweiten Schneidmühle 3 und die Leitung 32 in den Mahlgutbehälter 4. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Durchsatz durch die jeweilige Schneidmühle erzielt, so daß die Mahlverhältnisse entsprechend konstant sind und dementsprechend konstante Mahlergebnisse für ein bestimmtes Mahlgut zu erwarten sind. Außerdem wird das Mahlgut getrocknet, was für die Feinzerkleinerung günstig ist.

Die Aufteilung des grob zerkleinerten Materials in zwei Mengen ermöglicht es, repräsentative Proben für die Analysen zu gewinnen, ohne daß das gesamte Material fein zerkleinert werden müßte. Mit der Probenteilung kann also der Zerkleinerungsaufwand ohne Einbuße bei der Probenrepräsentanz reduziert werden. Außerdem paßt sich die Probenaufteilung der Tatsache an, daß bei der Grobzerkleinerung wesentlich größere Durchsätze als bei der Feinzerkleinerung erzielt werden.

Man kann im übrigen auch das Teilungsverhältnis im Probenteiler variabel gestalten, indem man eine oder mehrere der Bohrungen 22 öffnet oder schließt.

Als Hauptanwendungsgebiet des Analyseaufbereitungsgeräts ist die Erstellung von repräsentativen Proben von Müll (jedoch im wesentlichen ohne metallische Anteile), insbesondere Hausmüll, und Bauschutt (mit Anteilen von Holz, Kunststoffen, Baupappe udgl. ) vorgesehen. Bei der Grobzerkleinerung werden ein Durchsatz von 0,4 kg/min und Korngrößen von 4 bis 20 mm und bei der Feinzerteilung ein Durchsatz von 0,04 bis 0,02 kg/min sowie Korngrößen von 100 bis 400 µm erzielt.

Claims

1. Verfahren zum Zerkleinern von Materialien, insbesondere zur Probenvorbereitung für Analysen, mit folgenden Schritten:

a) Es wird ein Saugluftstrom durch eine erste Schneidmühle (1) erzeugt, und zwar gleichzeitig mit der Zufuhr des Materials;
b) die erste Schneidmühle (1) zerkleinert das Material grob auf eine erste vorgegebene Mahlgutgröße;
c) das grob zerkleinerte Mahlgut wird in zwei Mengen geteilt, deren Größen unterschiedlich sind;
d) die kleinere Menge wird einer zweiten Schneidmühle (3) mit dem Saugluftstrom zugeführt und
e) auf eine zweite, vorgegebene Mahlgutgröße zerkleinert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch den Luftstrom getrocknet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vorgegebene Mahlgutgröße im Bereich von 4 bis 20 mm liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorgegebene Mahlgutgröße im Bereich von 100 bis 400 µm liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu zerkleinernde Material Hausmüll, jedoch im wesentlichen ohne metallische Anteile, ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu zerkleinernde Material Bauschutt, jedoch im wesentlichen ohne metallische Anteile, ist.

7. Vorrichtung zum Zerkleinern von Materialien, insbesondere zur Probenvorbereitung für Analysen, mit folgenden Merkmalen:

1. wenigstens eine Zerkleinerungsmühle mit Eingabeöffnung, Mahlgutaustrittsöffnung und dazwischengeschaltetem Mahlwerk;
2. wenigstens ein Mahlgutbehälter (4) zum Sammeln des Mahlgutes;
3. ein Staubsauger (5), der mit der Zerkleinerungsmühle verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
4. die Zerkleinerungsmühle eine Schneidmühle (1) ist,
5. daß der Staubsauger (5) mit dem Mahlgutbehälter (4) und über eine Mahlgutaustrittsleitung (32) mit der Schneidmühle (1) so verbunden ist, daß ein konstanter Luftstrom durch die Schneidmühle zu ziehen ermöglicht wird, und
6. daß ein Filter (55) zur Abschirmung des im Mahlgutbehälter (4) befindlichen Mahlgutes vor dem Eintritt in den Staubsauger (5) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schneidmühle (1) mit einem Eingabetrichter (11), einem Schneidwerk (13) und einer Mahlgutaustrittsöffnung (12) versehen ist,
daß eine zweite gleichartige Schneidmühle (3) mit der Mahlgutaustrittsöffnung (12) der ersten Schneidmühle (1) über einen Probenteiler (2) verbunden ist und diese über die Mahlgutaustrittsleitung (32) mit dem Mahlgutbehälter (4) verbunden ist, der mit dem Filter (55) abgeschlossen ist und an dem der Staubsauger (5) angeschlossen ist, und daß die Schneidmühlen (1, 3), der Probenteiler (2) und der Mahlgutbehälter (4) nach außen abgedichtet miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenteiler (2) in einem Mahlgutsilo (20) angeordnet ist, der mit der Schneidmühle (1) verbunden ist und einen Probenteller (21) mit Bohrungen (22) aufweist, die sich über ein Förderrohr (24) hinwegbewegen, das die Mahlgutaustrittsöffnung (12) der ersten Schneidmühle (1) mit der Eingabeöffnung der zweiten Schneidmühle (3) verbindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerke der Schneidmühlen (1, 3) im Prinzip gleich sind und eine rotierende Messerwalze (13, 33) sowie damit zusammenarbeitende, feststehende Messer (15, 16, 17, 35, 36, 37) enthalten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Messer ein Messer (15, 35) mit negativem Schneidwinkel, ein Messer (16, 36) mit 0° Schneidwinkel und ein Messer (17, 37) mit positivem Schneidwinkel enthalten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Messerwalze (13, 33) zwei im Sinne einer Pfeilverzahnung angeordnete, schrägverzahnte Fräser aufweist.