DE2061837A1

DE2061837A1 - Verfahren zur Durchführung von Niedrigtemperatur-Mahlprozessen in einer Schwingmühle

Info

Publication number: DE2061837A1
Application number: DE19702061837
Authority: DE
Inventors: Helmut 5000 Köln-Höhenberg; Siedler Helmut 4230 Hattingen Haas
Original assignee: Air Products GmbH, 4000 Düsseldorf; Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-12-16
Filing date: 1970-12-16
Publication date: 1972-06-22
Also published as: BE776680A; CA936143A; AU474142B2; AU3691571A; NL7117239A; ZA718372B; BR7108296D0; GB1337498A; FR2118581A5; US3734412A

Description

Anlage zum Patentgesuch der

Air Products GmbH, Düsseldorf

und der H 70/49

Klöckner-Humboldt-Deutz _T /o+₀

Aktiengesellschaft, Köln i»g/öxa

vom 5. November 1970

"Verfahren zur Durchführung von Niedrigtemperatur-Mahlprozessen in einer Schwingmühle"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Niedrigtemperatur-Mahlprozessen in einer Schwingmühle unter Zugabe von Kältemitteln in den Mahlraum.

Aus der deutschen Auslegeschrift DAS 1 004 460-ist eine Einrichtung zum Kaltmahlen von festen, zähen Stoffen bekannt, bei der die zu vermählenden Stoffe, beispielsweise thermoplastische Kunststoffe vor der Einführung in die Zerkleinerungsvorrichtung durch eine mit flüssigem Stickstoff gefüllte Kühlwanne geführt werden, in der die Stoffe versprödet und dann anschließend der Zerkleinerungsvorrichtung aufgegeben werden. Zur Kühlung der Aufgabeleitungen und des Mahlraumes selbst werden die im Flüssigkeitsbad der Kühlwanne entstehenden Dämpfe durch die Mühle geführt.

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Es hat sich nun herausgestellt, daß dieses bekannte Verfahren für die Kühlung der Zerkleinerungseinrichtung nicht ausreicht und daß insbesondere bei der Feinzerkleinerung in einer Schwingmühle Wärmemengen freiwerden, die eine andere Form der Kühlung des Mahlgutes im Mahlraum selbst verlangen. Dies gilt insbesondere für Stoffe* deren Versprödungspunkt nur etwa 10 bis 30 C oberhalb der Temperatur des Kältemittels liegt.

Gemäß der Erfindung lassen sich die Nachteile des bekannten Verfahrens dadurch vermeiden, daß Kältemittel oberhalb der im Mahlraum befindlichen Gutaberfläche über wenigstens eine, mit einem Regelventil versehene Einspritzdüse eingebracht wird, wobei die einzudüsenden Kältemittelmengen jeder Einspritzdüse über einen Temperaturfühler bestimmt werden, der sich jeweils - in Achsrichtung des Mahlraums und von der Gutaufgabestelle her gesehen - mit Abstand vor der zugehörigen Einspritzdüse befindet. Durch diese Maßnahme ist einerseits die Aufrechterhaltung der erforderlichen Mahltemperatur auch innerhalb des Mahlraums, trotz der bei der Zerkleinerung entstehenden Wärmemengen gewährleistet. Da nun andererseits wegen der tiefen Temperatur des Mahlgutes selbst bei Eintritt in den Mahlraum die für die Aufrechterhaltung der Mahltemperatur im Mahlraum erforderlichen Kältemittelmengen in der Regel

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relativ gering sind, so daß "bei einer kontinuierlichen Eindüsung der Verbrauch an Kältemitteln vergleichsweise hoch sein würde, kann die Regulierung der Kältemittelmenge nur über eine Temperaturmessung im Mahlraum erfolgen. Unter Ausnutzung der Tatsache, daß bei kontinuierlich arbeitenden Schwingmühlen das Mahlgut von der Gutaufgabestelle her den Mahlraum in Richtung auf die Austragsöffnung hin durchwandert' und somit auch das infolge der Mahlkörper- und Mahlgutbewegung innerhalb des Rohres in die Mahlgutfüllung eingezogene Kältemittel in der gleichen Richtung tfändert, wird die für die Regelung der Kältemittelmengen erforderliche Temperaturmessung über einen Temperaturfühler durchgeführt, der in Achsrichtung des Mahlraumes und von der Gutaufgabeöffnung her gesehen vor der zugehörigen Einspritzstelle liegt. Hierdurch kann in einfacher Weise der Temperaturanstieg längs der Mahlraumachse unter dem Einfluß der bei der Zerkleinerung freiwerdenden Wärme erfaßt werden, wobei dann jeweils im Bereich hinter der Temperaturmeßstelle in Abhängigkeit von der an dieser Stelle gemessenen Temperatur dem Mahlgut erneut entsprechende Kühimittelmengen für den anschließenden — Mahlraumbereich eingeführt werden, ohne daß die neu eingeführten Kältemittelmengen die Temperaturmessung beeinflussen können.

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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß jeder Temperaturfühler jeweils über einen Regler mit der Verstelleinrichtung des Regelventils der zugehörigen Einspritzdüse zusammenarbeitet. Durch diese Maßnahme wird mit Vorteil ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist bei der Verwendung eines Reglers weiterhin vorgesehen, daß der Regler so ausgebildet ist, daß das Öffnen bzw. Schließen des zugehörigen Regelventils jeweils bei Erreichen einer dem Regler vorgegebenen oberen bzw. unteren Temperaturgrenze erfolgt. V rteilhaft ist der Regler mit einem sogenannten Zeitglied versehen, welches das Regelventil bereits vor Erreichen der unteren Temperaturgrenze schließt.

In Ausge,?tali,i.mg des erfindungsgemlißen Verfahrens wird schließlich vorgeschlagen, das Kältemittel in flüssiger Form von oben auf die freie Mahlgutoberfläche im Hahlbehälter aufzusprühen. Durch, die-.^e !!abnähme lassen sie]ι einerseits einfache Sprühdüsen verwenden, die eine gu1e Verteilung df=;.· Kältemittel/3 im IJe.hJ rr-um im Bereich der Einspritzstelle gewährleisten, zum anderen erhell man naj Vorteil, daß die unter dem Einfluß -der Schwingbewegung erfolgende etwa schraubenförmige Bewegung des Mahlgutes im Mali]behälter das auf die Oberfläche aufgesprühte hol-

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temittel auch in die unteren Bereiche der Mahlgutfüllung trän sp ο rti ert.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Fließschemas für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Eine Schwingmühle, die zwei parallele Mahlrohre 1 und 2 aufweist, die in einem mit einem Schwingantrieb versehenen, schwingungsfähig gelagerten Tragrahmen 3 befestigt sind, ist an einem Ende des Mahlrohres 1 mit ihrer Zulauföffnung 4 an eine Kühlvorrichtung 5 für das Mahlgut angeschlossen. Die beiden Mahlrohre 1 und 2 sind an dem der Zulauföffnung 4 abgewandten Ende des Mahlrohres 1 über ein Verbindungsrohr 6 miteinander verbunden. Das Mahlrohr 2 weist an seinem, der Einmündung des Verbindungsrohres 6 abgewandten Ende die Gutabzugsöffnung 7 auf, die in einen Sammelbehälter 8 für das fertig zerkleinerte Gut mündet.

Das zu zerkleinernde Gut wird über eine Materialschleuse 9 in die Kühlvorrichtung 5 eingebracht. In dieser Kühlvorrichtung wird außerdem über die Rohrleitung 10, die von oben in die Gutfüllung einmündet und an ihrem unteren Ende mit einem Düsensysfcem versehen ist, ein Kältemittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff eingebracht.

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Die Stickstoffmenge wird über einen Temperaturfühler 11, der mit einem Regler 12, der einerseits mit einem Regelventil 13 in der Zuleitung 10 zusammenarbeitet, dosiert.

Das gekühlte Mahlgut gelangt aus der Kühlvorrichtung 5 über die Gutzulauföffnung 4 in den Mahlbehälter 1. Unter dem Einfluß der Schwingbewegung und des ständig über die Zulauföffnung 4 zugeführten Gutes wandern die einzelnen Gutteilchen in Richtung des Pfeiles 14 durch den mit Mahlkörpern gefüllten Mahlbehälter. Durch eine mit feinen Löchern versehene Trennwand 15, die den Durchtritt des zerkleinerten Gutes gestattet, aber die Mahlkörper im Mahlbehälter 1 zurückhält, gelangt das zerkleinerte Gut über das Verbindungsrohr 6 in den Mahlbehälter 2, der ebenfalls mit Mahlkörpern gefüllt ist. Auch hier wandert das Mahlgut unter dem Einfluß der Schwingbewegung und des nachdrückenden Gutes von der Einlauföffnung des Verbindungsrohres 6 in Richtung des Pfeiles 16 zur Auslauföffnung 7 des Mahlbehälters 2 in den Sammelbehälter 8.

Um nun die im Verlauf des Zerkleinerungsvorganges entstehende Wärme und die trotz der Anordnung von Isoliermänteln an den Mahlbehältern auftretenden "Kälteverluste"

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auszugleichen, wird in den Mahlraum des Mahlbehälters 1 oberhalb der Mahlgutoberflache 17 über eine Düse 18 zusätzlich Kältemittel in den Mahlraum eingebracht. An der Durchtrittsstelle für die Düse 18 ist außerdem ein Temperaturfühler 19 angebracht, der über einen Regler 20 mit einem, der Einspritzdüse vorgeschalteten Regelventil 21 zusammenarbeitet. Die Anordnung von Einspritzdüse und Temperaturfühler zueinander ist nun so gestaltet, daß die Einspritzdüse weiter in den Mahlraum hineinragt als der Temperaturfühler, so daß die Temperaturmessung durch das eingedüste Kältemitte], nicht beeinträchtigt wird.

Aus dem Sammelbehälter 8 wird das inzwischen verdampfte bzw. vergaste Kältemittel abgezogen und o> nach Temperatur und Menge ganz oder teilweise in dio Kühlvorrichtung 5 zum Zwecke der Vorkühlung zurückgeführt,

Zweckmäßigerweise ist die Einspritzdüse. Mi so ausgestaltet, daß das Kältemittel auf die MaM gutoberfläche aufgesprüht wird und so'durch die in etwa iiohraubenfönniß in Richtung des Pfeiles 14 erfolgende ciui bewegung, die durch die senkrecht zur Zeichenebene eri olgende kreisförmige Schwingbewegung bewirkt wird, in das Innere der MaM-gutfüllung gelangen kann.

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Da je nach. Länge des Mahlraumes und Verweilzeit des Gutes im Mahlbehälter die im Bereich der Guteintrittsstelle eingedüste Kältemittelmenge nicht ausreicht, um die Mahlgutfüllung bis zum Ende des Mahlbehälters unter der vorgeschriebenen Mahltemperatur zu halten, ist vorzugsweise etwa auf der halben Länge des Mahlrohres eine zweite Einspritzdüse 22 angeordnet, durch die erneut Kältemittel auf die Gutoberfläche aufgesprüht wird. Zur Regulierung der Kältemittelmenge ist, bezogen auf die Durchiaufrichtung des Gutes entsprechend dem Pfeil 14, vor der Eindüsungssteile ein Temperaturfühler 23 angeordnet, der wieder über einen Regler 24 mit einem entsprechenden Regelventil 25 in der Zuflußleitung zur Düse 22 zusammenarbeitet. Dadurch, daß der Temperaturfühler 23 im Bezug auf die axiale Durchlaufrichtung des Gutes vor der Eindüsungsstelle angeordnet ist, läßt sich der Temperaturanstieg im Mahlraum von der Eindüsungsstelle im Bereich des Guteintrittes bis etwa zur Mitte des Mahlbehälters ohne Beeinflussung der durch die Düse 22 eingebrachte Kältemittelmenge erfassen und dementsprechend für die zweite Hälfte des Mahlbehälters eine ausreichende Kältemittelmenge in die Mühle einführen.

Die Regler 20 bzw. 23 sind vorzugsweise als sogenannte Zweipunktregler ausgebildet, an denen ein oberer und ein

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unterer Temperaturgrenzwert eingestellt wird, so daß bei Erreichen des oberen Temperaturgrenzwertes das Regelventil 21 bzw. 25 öffnet und bei Erreichen des unteren Temperaturgrenzwertes das Regelventil 21 bzw. 25 schließt.

Der aus Temperaturfühler, Regler, Einstellventil, Einspritzdüse und Mahlraum gebildete Regelkreis kann nun vorteilhaft in der Weise modifiziert werden, daß durch die Anordnung von sogenannten Zeitgliedern innerhalb der Regler bei Erreichen des oberen Temperaturgrenzwertes das Einspritzventil nur über eine begrenzte Zeit geöffnet wird, um zu vermeiden, daß das Regelventil erst dann schließt wenn der untere Grenzwert erreicht ist. Vorteilhaft sind diese Zeitglieder so ausgestaltet, daß über den Schließvorgang die Einspritzmenge kontinuierlich vermindert wird. Hierdurch lassen sich die Temperatur-Schwankungen innerhalb der eingestellten Grenzwerte halten. Ein Unterschreiten des unteren Temperaturgrenzwertes, das mahltechnisch nicht erforderlich ist und lediglich einen erhöhten Kühlmittelverbrauch zur Folge hat, wird vermieden. Die das sogenannte Zeitglied der Regelung bildende Einrichtung ist zweckmäßig hinsichtlich der Ventilöffnungszeiten einstellbar.

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Der Mahrbehälter 2, in dem die Fertigzerkleinerung erfolgt, ist in entsprechender Weise wie der Mahlbehälter 1 mit Düsen, Temperaturfühlern, Reglern und Regelventilen versehen, die ebenso wie die Anordnung am Mahlbehälter 1 arbeiten.

Anstelle einer selbstätig arbeitenden Regelung kann der Temperaturfühler auch nur mit einem Anzeigegerät versehen sein. Die Betätigung der Regulierventile erfolgt dann von Hand, gegebenenfalls über eine Fernbedienung. Diese Anordnung dürfte vor allem dann Anwendung finden können, wenn auf Grund der Mühlengröße, Durchsatzmenge des Mahlgutes, der Güte der Isolierung etc. kontinuierlich Kältemittel in den Mahlraum einzudüsen ist, so daß nur Spitzenschwankungen auszuregeln sind.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Ϊ1 Verfahren zur Durchführung von Niedrigtemperaturahlprozessen in einer Schwingmühle unter Zuführung von Kältemitteln in den Mahlraum, dadurch gekennzeichnet, daß Kältemittel oberhalb der im' Mahlraum befindlichen Gutoberfläche über wenigstens eine, mit einem Regelventil versehene Einspritzdüse eingebracht wird, wobei die einzudüsenden Kältemittelmengen jeder Einspritzdüse über einen Temperaturfühler bestimmt werden, der sich jeweils - in Achsrichtung des Mahlraumes und von der Gutaufgabestelle her gesehen - mit Abstand vor der zugehörigen Einspritzdüse befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Temperaturfühler jeweils über einen Regler mit der Verstelleinrichtung des Regelventils der zugehörigen Einspritzdüse zusammenarbeitet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler so ausgebildet ist, daß das Öffnen bzw. Schließen des zugehörigen Regelventils jeweils bei Erreichen einer, dem Regler vorgegebenen oberen bzw. unteren Temperaturgrenze erfolgt.

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4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler mit einem Zeitglied versehen ist, das bereits vor Erreichen der unteren Temperaturgrenze das Regelventil schließt, bzw. die Einspritzmenge kontinuierlich vermindert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel in flüssiger Form von oben auf die freie Mahlgutoberfläche im Mahlbehälter aufgesprüht wird.

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