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Spiralstrahlmühle
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Die Erfindung betrifft eine Spiralstrahlmühle mit mindestens einer
zylindrischen Mahlkammer, in die durch in Abständen um die Peripherie angeordneten
Düsen komprimiertes Gas einleitbar ist, während die Einspeisung des zu zerkleinernden
Mahlgutes über wenigstens einen zusätzlichen Gas strahl durch mindestens eine andere
Düse erfolgt, der das zu zerkleinernde Mahlgut über einen Mahlgutkanal zuführbar
ist.
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Spiralstrahlmühlen werden in der Regel zur Zerkleinerung von Mahlgut
zu Pulver mit einer Teilchengröße von z. B.
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0,5 bis 10 my verwendet. Bevorzugte Anwendungsgebiete sind die Feinstmahlung
von pharmazeutischen Produkten wie z. B. Antibiotika, von Schädlingsbekämpfungsmitteln
oder Trockenschmierstoffen sowie für die Feinstzerkleinerung von sehr harten Stoffen
wie Elektrokorund, Siliziumkarbid usw.. Meist besitzt die Sniralstrahlmühle eine
flache.
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zylindrische Mahlkammer, in die durch die in regelmäßigen Abständen
rund um die Peripherie angeordneten Düsen ein Druckgas, z. B. Druckluft oder überhitzter
Dampf, eingeleitet werden. Das betreffende Druckgas tritt in die Mahlkammer in der
Form von Strahlen höchster Energie ein, wobei der Druck nahezu vollständig in Geschwindigkeit
umgesetzt wird, so daß das Gas innerhalb der expandierenden Strahlen etwa atmosphärischen
Druck aufweist. Dabei tangieren die Strahlachsen um einen angenommenen Kreis, dessen
Radius zwischen dem Außenumfang der Mahlkammer und dem eines Stutzens für den Austritt
des zerkleinerten Mahlguts liegt. Die expandierenden Gas strahlen bilden einen Mahlwirbel
von hoher Geschwindigkeit, in den das zu zerkleinernde Mahlgut eingeführt wird.-Die
Einführung des noch unzerkleinerten Mahlgutes in den Gaswirbel erfolgt in der Regel
durch einen zusätzlichen, stark expandierenden Gasstrahl - in der Regel Luft oder
Dampf -,der das Mahlgut in den Mahlwirbel einträgt. Dies geschieht in der Regel
dadurch, daß über eine Venturi-Düse im Einspeisesystem ein teilweiser Unterdruck
geschaffen wird, durch den das Mahlgut in den zusätzlichen Gas strahl eingezogen
und mit diesem in den Mahlwirbel eingebracht wird. Das aus relativ groben Mahlgutpartikeln
bestehende Mahlgut konzentriert sich zunächst um die Peripherie der Mahlkammer,
wo die Strahlen mit hoher Energie durch die Düsen eintreten. Die in die Mahlkammer
eingeführten Mahlgutpartikel prallen gegeneinander und zerkleinern sich somit gegenseitig.
Die Austragung des zerkleinerten Mahlgutes erfolgt dadurch, daß bis zu einer bestimmten
Partikelgröße die Zentrifugalkraft, die die Partikel gegen die Peripherie der Mahlkammer
drängt, größer als die Radialkraft ist, welche die Partikel aus der Mahlkammer zu
bewegen versucht. Die Zentrifugalkraft stellt somit sicher, daß zu große Partikel
noch in einer Zone verbleiben, in der eine Zerkleinerung erfolgt, also in der eigentlichen
Mahlzone. Sobald die einzelnen Mahlgut
partikel eine gewisse Mindestgröße
unterschritten haben, überwiegt die Radialkraft, welche die betreffenden Partikel
aus der Mühle ausstößt. Hierzu besitzt die Spiralstrahlmühle eine zentrale Öffnung
in der Mahlkammer, aus der auch das eingeführte Druckgas abströmt. Somit gibt es
auch bei den zum Stande der Technik zählenden Radialstrahlmühlen,grob betrachtet,zwei
Zonen in der Mahlkammer, und zwar die äußere Mahlzone, in der die der Radialkraft
unterworfenen übergroßen Mahlgutpartikel entlang der Peripherie rotieren und eine
Klassierzone, in der die effektive Klassierung unter dem Einfluß der di Partikel
Radialkraft stattfindet und aus der Mahlkammer ausgeleitet werden.
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Außer den genannten Energieträgern Druckluft und überhitzter Dampf,können
auch anderekanprimierbare Gase verwendet werden. Ein besonderer Vorzug von Spiralstrahlmühlen
besteht darin, daß Stoffe aller Härtegrade zerkleinert werden können, ohne daß eine
spürbare Verunreinigung durch Abrieb eintritt. Das ist insbesondere dann von großer
Wichtigkeit, wenn schon sehr geringfügige Verunreinigungen schädlich sind, wie dies
beispielsweise bei Medikamenten oder gewissen Komponenten von Medikamenten, z. B.
bei Hormonen, der Fall ist.
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Auch Stoffe mit niedrigem Schmelzpunkt und großer Wärmeempfindlichkeit
lassen sich in Spiralstrahlmühlen zerkleinern, da während der Zerkleinerung praktisch
keine Erwärmung eintritt. Außerdem ist es möglich, ein gekühltes Druckgas, z. B.
gekühlte Druckluft als Energieträger zu verwenden, wobei durch die Expansion der
Druckluft in der Mahlkammer eine weitere Abkühlung eintritt.
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Durch die Verwendung erhitzter Druckgase lassen sich Mahlgüter in
einem Arbeitsgang mahlen und trocknen.
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Auch lassen sich verschiedene Mahlgüter gleichzeitig in der Mahlkammer
mahlen und mischen.
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Ein weiterer Vorteil, der Spiralstrahlmühlen für die Praxis interessant
macht, ist die Tatsache, daß sich solche Mühlen verhältnismäßig leicht zerlegen
und reinigen oder auch gewisse Teile austauschen lassen.
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Allen vorbekannten Spiralstrahlmühlen gemeinsam haftet jedoch der
Nachteil an, daß sie sowohl im Leerlauf als auch unter Last einen oftmals sirenenartigen
Dauerton erzeugen, der die Umgebung stark belastet, insbesondere das Bedienungspersonal
gesundheitlich gefährdet. Deshalb sind bei den zum Stande der Technik zählenden
Spiralstrahlmühlen besondere kostspielige Maßnahmen erforderlich, um die von der
Mühle ausgehenden Geräusche gegen die Umgebung abzudämmen oder aber der Lärm wird
in Kauf genommen, ohne Rücksichtnahme auf die Gesundheit des Bedienungspersonals.
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Ein weiterer gravierender Nachteil der zum Stande der Technik zählenden
Spiralstrahlmühlen liegt in ihrem verhältnismäßig geringen Durchsatz pro Baueinheit.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile,
die an sich Spiralstrahlmühlen aufweisen, ohne großen baulichen Aufwand eine wesentliche
Geräuschdämpfung der Arbeitsgeräusche einer solchen Spiralstrahlmühle herbeizuführen
unter vorzugsweise gleichzeitiger Vergrößerung der Durchsatzleistung bei verhältnismäßig
geringen Bauabmessungen des Mühlengehäuses.
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Ausgehend von einer Spiralstrahlmühle der eingangs beschriebenen Gattung
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Strömungsrichtung des
zu zerkleinernden Mahlgutes vor dem zusätzlichen Gas strahl
dem
Mahlgutkanal in dessen lichten Querschnitt in unterschiedliche Richtungen geneigte
Schallreflexionsflächen angeordnet sind bzw. der Mahlgutkanal aus mehreren in Strömungsrichtung
des Mahlgutes hintereinander angeordneten erheblichen Knickungen besteht und daß
die Mahlkammer von vorzugsweise zwei oder mehr übereinander angeordneten, koaxial
mit der Mahlkammerlängsachse verlaufenden ringartigen Körpern umschlossen ist, die
im Abstand von der seitlichen Gehäusewand angeordnet sind und die die Düsen aufweisen,
durch die das in die durch die Ringe und die Gehäusewand gebildete Stufenringkammer
einströmende Gas in die Mahlkammer expandiert.
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Durch die Anordnung von Schallreflexionsflächen bzw.
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Knickungen im Mahlgutkanal wird zunächst erreicht, daß die aus der
Mahlkammer austretenden Schallwellen nicht mehr wie bei den zum Stande der Technik
zählenden Bauarten ungehindert über den Mahlgutkanal ins Freie gelangen können und
hier die im Bereich solcher Spiralstrahlmühlen arbeitenden Personen erheblich belästigen.
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Vielmehr ergibt sich durch die besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Spiralstrahlmühle eine erhebliche Schalldämpfung, und zwar ohne daß die erfindungsgemäße
Mühle mit einer Ummantelung oder sonstigen Umbauung versehen werden müßte. Versuche
haben vielmehr ergeben, daß beispielsweise schon die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen
Knickungen in Strömungsrichtung vor dem zusätzlichen Gasstrahl eine erhebliche Geräuschminderung
herbeiführen.
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Die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Schallreduzierung lassen sich
auch bei Spiralstrahlmühlen mit nur einem Düsenring bzw. nur einer Mahlkammer anwenden.
Diese Geräuschminderung ist so wesentlich, daß auf zusätzliche Schallisolierungen
verzichtet werden kann. Durch Verwirklichung des Erfindungsgedankens lassen sich
beispielsweise Auflagen der Gewerbeaufsicht hinsichtlich der Schallbelästigung verhältnismäßig
leicht erfüllen, und zwar bei Spiralstrahlmühlen beliebiger Leistungsfähigkeit.
Dabei besteht-außerdem die Möglichkeit, die im Mahlgutkanal vorgesehenen Schallreflexionselemente
so anzuordnen und/oder ihre Anzahl derart zu bestimmen,
daß die
gewünschte Schallisolierung erreicht wird.
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Außerdem ist es möglich, die Schallreflexionsflächen bzw. die Knickungen
als bauliche Einheit und damit austauschbare Körper auszugestalten, die im wesentlichen
durch Steckverbindungen miteinander gekuppelt sind, so daß sich die Spiralstrahlmühle
nach der Erfindung nicht nur mit wenigen Handgriffen auseinanderbauen und reinigen
läßt, sondern es können unter Umständen je nach dem zu mahl enden Gut verschiedene
Schallreflexionsflächen bzw. Knickungen angeordnet werden.
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Ein besonderer Vorteil ist ferner darin zu sehen, daß vorzugsweise
die Mahlkammer durch mehrere Düsenringe, die übereinander angeordnet sind gewissermaßen
in Teil-Mahlkammern unterteilt ist. Dadurch lassen sich über die Gesamthöhe der
Teil-Mahlkammern gesehen verhältnismäßig viele Düsen unterbringen, so daß entsprechend
der-Anzahl der Düsenringe auch mehrere Gaswirbel entstehen, in denen sich das Mahlgut
wm die Peripherie der einzelnen Teil-Mahlkammern konzentriert, wo die Gasstrahlen
mit hoher Energie durch die dort vorhandenen Düsen in die betreffende Teil-Mahlkammer
eintreten. Ein großer Teil der aus den Düsen der einzelnen Düsenringe austretenden
Gas strahlen verteilt sich innerhalb eines kurzen Abstandes von der jeweiligen Düsenmündung
in der betreffenden Teil-Mahlkammer. Dadurch werden intensive lokale Geschwindigkeitsgradiente
und eine sehr große Wechselwirkung unter den einzelnen Mahlgutpartikeln innerhalb
der verschiedenen Gaswirbel erzeugt, wodurch in den einzelnen Gaswirbeln die Mahlgutpartikel
gegeneinander prallen und sich dadurch gegenseitig zerkleinern.
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Dabei weisen die Düsenringe bei einer Atsführungsform unterschiedliche
Durchmesser auf, derart, daß die Durchmesser der Düsenringe im Gehäuse von oben
nach unten ständig abnehmen, wobei der Düsenring mit dem größten Durchmesser unmittelbar
im Bereich der Einmündungsstelle
des zusätzlichen Gas strahls für
die Eintragung des Mahlgutes angeordnet ist.
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Die Durchmesser der Teil-Mahlgutkammern verkleinern sich somit in
bezug auf den Eintritt des zusätzlichen Gasstrahls von oben nach unten. Dies ergibt
den Vorteil, daß die durch die Radialkraft nach innen gedrängten Mahlgutpartikel
von dem darunter folgenden weiteren Mahlwirbel erfaßt und dort nachzerkleinert werden,
woraufhin die wiederum durch die Radialkraft zum Wirbelmittelpunkt gedrängten Mahlgutpartikel
von dem folgenden Mahlwirbel abermals beaufschlagt und einer abermaligen Vermahlung
unterzogen werden.
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Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Düsenringen
beschränkt. Selbstverständlich brauchen nicht notwendigerweise drei Düsenringe vorgesehen
zu werden.
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Vielmehr ist es auch denkbar, nur einen Düsenring oder5usenringe oder
eine größere Anzahl als zwei Düsenringe vorzusehen, wodurch sich entsprechend viele
Teil-Mahlkammern und eine entsprechend große Anzahl von Mahlwirbeln erreichen lassen.
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Durch die Anordnung mehrerer Düsenringe wird somit ein verhältnismäßig
hoher stufenförmig ausgebildeter Gaszylinder in Rotation versetzt, so daß eine verhältnismäßig
große Mahlgutmenge gleichzeitig in den verschiedenen Teil-Mahlkammern gemahlen werden
kann.
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Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen
an wenigstens einem, vorzugsweise an mehreren in Strömungsrichtung des Mahlgutes
hintereinander geschalteten trichterähnlichen Körpern angeordnet sind, die sich
jeweils von einem verhältnismäßig großen lichten Innenquerschnitt trichterartig
konisch zulaufend in Strömungsrichtung des Mahlgutes verengen, und zwar jeweils
bis auf einen erheblichen geringeren rohrförmigen Kanalquerschnitt, an den sich
ein Kanalabschnitt (schräger Kanalabschnitt) anschließt, dessen
Längsachse
im Winkel zur Längsachse des rohrförmigen Kanalquerschnittes verläuft.
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Der Winkel des schrägen Kanalabschnittes ist vorteilhafterweise ein
stumpfer. Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig hohe Schallreflexion in das Innere
der Spiralstrahlmühle hinein, so daß die Schallwellen kaum nach außen gelangen können.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß
sich an den schrägen Kanalabschnitt ein weiterer Kanalabschnitt (Parallelabschnitt)
anschließt, dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Innenraumes des trichterähnlichen
Körpers verläuft. Dadurch ergibt sich eine abermalige Schallumlenkung bzw. Schallreflektierung
in das Innere der Mühle hinein.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung mündet der Parallelabschnitt
in einen Mahlgutkanalabschnitt aus, der unmittelbar knickfrei zu dem zusätzlichen
Gas strahl führt. Dadurch wird sichergestellt, daß unmittelbar vor der Aufnahme
des Mahlgutes durch den zusätzlichen Gasstrahl nochmals eine Auflockerung des Mahlgutes
im Mahlgutkanal eintritt und dieses über einen verhältnismäßig großen gleichbleibenden
Querschnitt dem zusätzlichen Gasstrahl zugeführt wird.
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Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Innenraum des trichterähnlichen Körpers sich entgegen dem
Mahlgutstrom unter einem Winkel von etwa 60 Grad öffnet.
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Es hat sich gezeigt, daß sich dadurch nicht nur das Mahlgut staufrei
zuführen läßt, sondern auch etwaige Restschallwellen, die an den verschiedenen Schallreflexionsflächen
oder Knickungen vorbeigelangen können, sich durch die trichterähnliche Ausbildung
auf einn verhältnismäßig
großen Querschnitt verteilen. Da die
Schallintensität etwa mit dem Quadrat der Entfernung von der Schallquelle abnimmt,
ist die Schallintensität pro Flächeneinheit am Ausgang des Trichters verhältnismäßig
gering.
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Eine problemlose Eingabe in den zusätzlichen Gasstrahl wird dadurch
herbeigeführt, daß sich der Parallelabschnitt des einen trichterähnlichen Körpers
in Richtung des Mahlgutstromes trichterähnlich - etwa unter 10 Grad - öffnet.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung verläuft die Längsachse des
Parallelabschnittes in bezug auf die Längsachse des Innenraumes des zugehörigen
trichterähnlichen Körpers stark exzentrisch.
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Eine weitere Geräuschabstrahlung durch Körperschall wird dadurch vermieden,
daß die Wandstärke des trichterähnlichen Körpers sehr viel größer ist als es aus
mechanischen Gründen erforderlich wäre. Daurch besitzen die trichterähnlichen Körper
eine sehr große Masse, so daß die in die Spiralstrahlmühle zurückgeworfenen Schallwellen
durch Leitung innerhalb der trichterähnlichen Körper kaum nach außen gelangen können.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Wände des
trichterähnlichen Körpers - zumindest teilweise - schwingungsdämpfend ausgebildet
oder aus einem schwingungsdämpfende Eigenschaften aufweisenden Werkstoff, z. B.
aus Kunststoff, gebildet, oder die trichterähnlichen Körper sind mit einer schalldämmenden
Ummantelung versehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die trichterähnlichen
Körper aus Stahl.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die
Mühle in geschlossener Bauweise ausgeführt, derart, daß auch die Eingabeöffnung
des in Strömungsrichtung des Mahlgutes erster trichterähnlichen Körpers nach außen
abgedEclrt baw. durch wenigstens ein zusätzliches Bauteil abgeschlossen ist. Dadurch
können die Restschal wel7en nicht ungestört nach außen abstrahlen, so daß sich eine
weitere Geräuschdämpfung ergibt.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn auf dem in Strömungsrichtung des
Mahlgutes ersten trichterförmigen Körper ein Schauglaskörper angeordnet ist, der
ein Beobachten des Mahlgutstromes gestattet.
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Erfindungsgemäß ist dem Schauglaskörper eine geeignete Dosiervorrichtung,
z. B. eine elektromotorisch angetriebene Dosierrinne mit Trichter; zugeordnet. Dadurch
läßt sich je nach Mahlgut die Zuführung des Mahlgutstromes entsprechend regeln.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß einem der trichterähnlichen Körper, vorzugsweise dem in Strömungsrichtung
des Mahlgutes ersten trichterähnlichen Körper, ein Anschluß für die Zuführung von
unter Druck stehendem Gas zugeordnet ist, das im Bereich des ersten trichterähnlichen
Körpers in den Mahlgutkanal einströmt.
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Der Anschluß mündet in eine Bohrung, die ihrerseits in die mit einer
Anschrägung oder Anfasung versehene, dem nachgeordneten trichterähnlichen Körper
zugekehrte Stirnfläche des betreffenden trichterähnlichen Körpers, ausmündet.
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Dem Anschluß des betreffenden trichterähnlichen Körpers ist stets
so viel Druckgas geregelt zuführbar, daß ein Anbacken oder Niederschlagen von Mahlgut
infolge Unterdruckes
in dem betreffenden trichterähnlichen Körper
und/oder in dem Mahlgutkanal vermieden ist.
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das Im Bedarfsfalle läßt sich vom Personal durch/Schauglas beobachten,
ob der Mahlgutstrom ohne Niederschlag auf dem Schauglas wegströmt. Ist das nicht
der Fall, kann ohne weiteres mehr Druckgas über den Anschluß des betreffenden trichterähnlichen
Körpers in den Mahlgutkanal eingeblasen werden. Dieser Gasstrom kompensiert in gewisser
Weise den durch die Injektordüse verursachten Unterdruck, was aber für die Wegförderung
des Mahlgutstromes im Mahlgutkanal nicht nachteilig ist. Im übrigen kann der Anschluß
bzw. die in den Mahlgutkanal einmündende Bohrung ohne weiteres so gerichtet sein,
daß das einströmende Gas den Wegtransport des Mahlgutes zumindest erleichtert.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform greifen die Düsenringe mit
ringförmigen Schultern ineinander. Dadurch lassen sich die Düsenringe leicht gegeneinander
zentrieren und durch bloße Steckverbindungen einbauen, was ein Auswechseln der Düsenringe
erleichtert.
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Erfindungsgemäß sind die Düsenringe gegeneinander durch wenigstens
einen umlaufenden Dichtungsring, insbesondere O-Ring,abgedichtet. Dadurch ist ein
Kurzschluß zwischen dem äußeren Ringraum, in den das durch die Düsen strömende Druckgas
eintritt und den Teil-Mahlgutkammern nicht möglich.
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Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Dichtungsring jeweils in einer entsprechenden ringförmigen Ausnehnung des betreffenden
Düsenringes angeordnet ist und daß sich die Dichtungsringe jeweils an der dem anderen
Düsenring zugekehrten Oberseite des betreffenden Düsenringes befinden.
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wrortei1ha=terweise ist der unterste Düsenring und der jeweils oberste
Düsenring auch gegenüber den zugekehrten Gehäuseteilen durch je einen Dichtungsring,
insbesondere O-Ring, abgedichtet, die jeweils in einer umlaufenden Ringnut des Gehäuseteilsoder
des betreffenden Düsen ringes liegen.
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Typische Anwendungsgebiete einer erfindungsgemäßen Spiralstrahlmühle
sind die Mahlung pharmazeutischer Produkte (Antibiotika, Steroide, Nicht-Steroide),
Schädlingsbekämpfungsmittel und Farbstoffe. Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen
Mühle sind neben der geringen Lärmverursachung und dem großen Durchsatz eine hohe
Mahlfeinheit, der geringe Raumbedarf, eine robuste Bauweise sowie leichte Reinigungsmöglichkeit
aller mit dem Produkt in Berührung kommenden Mühlenteile, die bei einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung aus rostfreiem Stahl gefertigt sind. Insgesamt ist
die erfindungsgemäße Mühle sehr umweltfreundlich und läßt sich auch dort einsetzen,
wo im gleichen Raum ständig Menschen arbeiten müssen.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der Zeichnung, in der die Erfindung - teils schematisch - an mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht ist. Es zeigen: Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Spiralstrahlmühle
gemäß der Erfindung mit einem Düsenring und einer Mahlkammer; Fig. 2 eine Spiralstrahlmühle
im Teillängsschnitt mit zwei übereinander angeordneten Dusenringen und zwei Teil-Mahlkammern;
Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine Spiralstrahlmühlenanlage mit drei übereinander
angeordneten
Düsenringen und drei Teil Mahlkammer@ Fig. 4 einen
trichterähnlichen Körper im Längsschnitt; Fig. 5 eine Draufsicht zu Fig. 4; Fig.
6 einen weiteren trichterähnlichen Körper, gleichfalls im Längsschnitt; Fig. 7 einen
trichterähnlichen Körper im Längsschnitt gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung; Fig. 8 eine Draufsicht zu Fig. 7; Fig. 9 einen weiteren trichterähnlichen
Körper, ebenfalls im Längsschnitt; Fig. 10 den Düsenring der Spiralstrahlmühle gemäß
Fig. 1 in der Draufsicht; Fig. 11 den oberen Düsenring der aus Fig. 2 ersichtlichen
Spiralstrahlmühle, im Querschnitt; Fig. 12 den unteren Düsenring der Spiralstrahlmühle
nach Fig. 2, gleichfalls im Querschnitt; Fig. 13 ein Schauglas im Teillängsschnitt;
Fig. 14 eine Draufsicht zu Fig. 13; Fig. 15 das Unterteil der aus Fig. 1 ersichtlichen
Spiralstrahlmühle; Fig. 16 einen Kammerring mit Druckgasstutzen und Manometeranschluß
der aus Fig. 2 ersichtlichen Spiralstrahlmühle.
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Die aus der Zeichnung ersichtlichen Spiralstrahlmühlen sollen mit
Druckluft betrieben werden. Es steht dem aber auch nichts im Wege, diese Spiralstrahlmühlen
mit einem anderen Gas, beispielsweise mit einem Inertgas, z. B.
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überhitzten Dampf, zu betreiben. Zur Erzeugung des Druckes kommen
z. B. Kolbenkompressoren und Rotationsverdichter in Betracht. Wenn das Mahlgut nicht
mit Öldampf in Berührung kommen darf, müssen Trockenlaufkömpressoren oder Schraubenverdichter
verwendet werden.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1,?4, 5, 6, 10 und 15 ist mit
dem Bezugszeichen 1 ein Befestigungsflansch, mit 2 ein Unterteil, 3 ein Düsenring
mit bei der dargestellten Ausführungsform 5 Düsen, 4 ein Deckel mit Düsenkopf, 5
eine Klammerschraube, 6 eine Klammerkappe, 7 eine Griffmutter, 8 ein O-Ring, 9 ein
O-Ring, 10 eine Griffschraube, 11 eine einstellbare Injektordüse, 12 eine Düsenspitze,
13 ein Düsenkörper, 14 eine Rändelmutter, 15 eine Schnellverschlußkupplung zum Ankuppeln
einer Druckgasleitung, 16 ein trichterähnlicher Körper als Schalldämpfer, 17 ein
trichterähnlicher Körper als Schalldämpfer, 18 ein Flansch und 19 ein rohrförmiges
Schauglas bezeichnet. Auf dem Schauglas 19 kann eine geeignete Zuführ- und Dosiervorrichtung,
z. B. eine Zellradschleuse oder eine durch einen Magnetvibrator angetriebene Dosierrinne,vorgeschaltet
sein, was in Fig. 1 allerdings nicht dargestellt ist.
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Das zu zerkleinernde Gut wird der Spiralstrahlmühle in Richtung X
durch die ZufUhr- und Dosiervorrichtung zusch geführt und bewegt zum Teil unter
dem Einfluß der Erdschwerd-in Richtung X durch das Schauglas 19 in Richtung auf
die eigentliche Mühle zu weiter. Dabei gelangt das Mahlgut zunächst in den trichterförmigen
Innenraum 20 des trichterähnlichen Körpers 17, dessen Innenraum 20 unter dem Winkel
von bei der dargestellten Ausführungsform
60 Grad entgegengesetzt
zum Mahlgut strom X geöffnet ist. Die Innenwände des trichterförmigen Innenraumes
20 sind hochwertig bearbeitet und sind beispielsweise geschliffen. Die beiden trichterförmigen
Körper 16 und 17 bestehen bei der dargestellten Ausführungsform aus Edelstahl.
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Wie insbesondere die Fig. 4 erkennen läßt, verjüngt sich der trichterförmige
Innenraum 20 von einem sehr großen lichten Querschnitt am Eingang des Raumes bis
auf einen rohrförmigen Kanalquerschnitt 21. Das Durchmesserverhältnis am Eingang
des trichterförmigen Innenraumes 20 zum rohrförmigen Kanalquerschnitt 21 kann etwa
sechs bis drei zu eins betragen. Von dem rohrförmigen Kanalquerschnitt 21 verläuft
unter einem stumpfen Winkel { ein schräger, jedoch geradliniger Kanalabschnitt,
der an seinen Innenwandungen ebenfalls hochwertig bearbeitet, beispielsweise geschliffen
ist. Die Länge des schrägen Kanalabschnittes 22 kann etwa ein Drittel bis ein Sechstel
der Höhe des trichterähnlichen Innenraumes 20 betragen.
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Sowohl der trichterähnliche Innenraum 20 als auch der schräge Kanalabschnitt
22 bilden Teile des Mahlgutkanales.
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Aus dem schrägen Kanalabschnitt 22 gelangt das Mahlgut weiter in Richtung
X in den nachgeschalteten trichterähnlichen Körper 16, der ebenfalls einen sich
entgegengesetzt zur Strömungsrichtung X des Mahlgutes unter einem Winkel t sich
öffnenden trichterähnlichen Innenraum 23 aufweist. Der Winkel 77 beträgt bei der
dargestellten Ausführungsform gleichfalls 60 Grad. Die Innenwandung des trichterähnlichen
Innenraumes 23 ist wie bei dem trichterähnlichen Körper 17 hochwertig, beispielsweise
durch Schleifen,bearbeitet. Der Innenraum 23 verjüngt sich stark bis auf einen rohrförmigen
Kanalquerschnitt 24. Das Durchmesserverhältnis am Eingang des trichterähnlichen
Innenraumes 23 zum rohrförmigen Kanalquerschnitt
24 kann etwa
zehn bis fünf zu eins betragen.
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An den rohrförmigen Kanalquerschnitt schließt sich - wie bei dem trichterähnlichen
Körper 17 - ein schräger Kanalabschnitt 25 unter einem stumpfen Winkel g an.
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Der schräge Kanalabschnitt 25 mündet in einen weiteren Kanalabschnitt
26 (Parallelabschnitt) dessen Längsachse 27 parallel zur Längsachse 28 des Innenraumes
23 des trichterähnlichen Körpers 16 verläuft.
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Die beiden Körper 16 und 17 sind sehr dickwandig ausgebildet, so daß
sie eine verhältnismäßig große Masse aufweisen.
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Der Kanalabschnitt 26 führt mit dem übrigen anschließenden Teil des
Mahlgut kanals unmittelbar zu der Injektordüse 13, 14, durch/ein zusätzlicher Gasstrahl
in eine Mahlkammer 29 eingeblasen wird. Dadurch wird das Mahlgulgin Richtung Z in
die Mahlkammer 29 eingespeist. Der zusätzliche, durch die Injektordüse 13, 14 eingeblasene
Gas strahl mündet im Bereich der Peripherie der Mahlkammer 29 unter einem gewissen
Winkel in diese ein. Die Injektordüse ist in üblicher Weise hinsichtlich ihrer Fördermenge
verstellbar ausgebildet.
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Wie die Fig. 15 erkennen läßt, weist das Unterteil 2 einen Stutzen
30 auf, an den eine Druckgasleitung anschließbar ist. Der Kanal 31 mündet tangential
im Bereich der Peripherie in den durch den Düsenring 3, den Deckel 4 und das Unterteil
2 gebildeten Ringraum 32 ein, von wo das Druckgas durch bei der dargestellten Ausführungsform
5 Düsen 33 in die Mahlkammer 29 einströmt.
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Die Düsen 33 verengen sich in Richtung auf die Mahlkammer und sind
alle unter dem gleichen spitzen Winkel T gerichtet, so daß die aus den Düsen 33
austretenden Gasstrahlen einen imaginären Kreis 34 tangieren. Das durch die Düsen
33 eingeführte Gas fließt durch eine zentrale
Öffnung der Mahlkammer
ab, worauf weiter unten noch eingegangen wird. Innerhalb der Mahlkammer 29 bewegt
sich das Gas in einer Spirale vorwärts, und zwar mit einer Tangential- und Radialgeschwindigkeitskomponente.
Die Radialgeschwindigkeitskomponente ist gegenüber der Tangentialgeschwindigkeitskomponente
erheblich kleiner.
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Innerhalb des Gaswirbels prallen die Mahlgutpartikel gegeneinander
und zertrümmern sich in der obenbeschriebenen Weise.
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Das Bezugszeichen 35 bezeichnet einen Manometeranschlußstutzen, der
in den Ringraum 32 mündet.
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Die Schnellverschlußkupplung 15 ist an einem Stutzen vorgesehen, dessen
Kanal mit einer Bohrung 36 korrespondiert, die in die Stirnseite des Körpers 17
ausmündet. An dieser Stirnseite ist der Körper 17 zu beiden Seiten seiner durch
den Innenraum 20 zentrisch verlaufenden längsachse unter dem gleichen Winkel abgeschrägt
bzw.angefast ausgebildet.
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ueber die Schnellverschlußkupplung 15 kann zusätzliches Druckgas von
vorzugsweise gleicher Qualität und Ausbildung wie das durch die Injektordüse und
den Stutzen 30 eingeführte Druckgas in den Mahlgutkanal eingeblasen werden, und
zwar in einer solchen Menge, daß durch den durch die Injektordüse 13, 14 verursachten
Unterdruck kein Anbacken bzw. kein Niederschlagen von Mahlgut in dem Mahlgutkanal,
d. h. auch nicht in dem Schauglas 19 und in den Körpern 16 und 17 erfolgt. Dies
kann durch das Schauglas 19 beobachtet werden. Schlägt sich Mahlgut an den durchsichtigen
Wänden des Schauglases 19 nieder, so wird der über die Schnellverschlußkupplung
15 zugeführte Druckgasstrom entsprechend erhöht, bis das Mahlgut ohne oder ohne
wesentlichen Niederschlag durch den Mahlgutkanal strömt.
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Wie insbesondere Fig. 1 erkennen läßt, sind Unterteil 1 und Deckel
4 durch mehrere über den Umfang der Spiralstrahlmühle
gleichmäßig
verteilte Klammerschrauben lösbar zusammengehalten, von denen allerdings aus Fig.
1 nur eine Klammerschraube ersichtlich ist. Dadurch läßt sich die erfindungsgemäße
Mühle mit wenigen Handgriffen in ihre Einzelteile zerlegen, da auch die Körper 16
und 17 lediglich durch Steckverbindungen miteinander gekuppelt sind. Auch der Düsenring
3 ist lediglich über das Unterteil 1 und den Deckel 4 gehalten. Dadurch lassen sich
Einzelteile - z. B. bei unterschiedlichen Mahlgütern - rasch austauschen. Dies kann
dann beispielsweise erforderlich sein, wenn erheblich härtere oder erheblich weichere
Stoffe gemahlen werden sollen.
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Bei dem aus den Figuren 2, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 und 16 ersichtlichen
Ausführungsbeispiel sind mit den Bezugszeichen 37 ein Unterteil, 38 ein Düsenring
mit bei der dargestellten Ausführungsform 12 über den Umfang verteilte Düsen, 39
ein Düsenring größeren Durchmessers mit ebenfalls 12 über den Umfang verteilte Düsen,
40 ein Kammerring, 41 ein Deckel mit Düsenkopf, 42 über den Umfang des Gehäuses
verteilte Klammerschrauben, von denen aus Fig. 2 nur eine ersichtlich ist, 43 eine
Klammerkappe, 44 eine Scheibe, 45 eine Hutmutter, 46 ein O-Ring, 47 ein O-Ring,
48 ein O-Ring, 49 ein O-Ring, 50 ein Zylinderstift, 51 ein Zylinderstift, 52 ein
Deckelhandgriff, 53 eine Injektorhülse, 54 eine Düsen spitze, 55 ein Düsenkörper,
56 eine Schnellverschlußkupplung, 57 eine Rendelmutter, 58 ein trichterähnlicher
Körper als Schalldämpfer, 59 ein trichterähnlicher Körper als Schalldämpfer, 60
ein Schauglas zum Beobachten des Mahlgutstromes, 61 ein Zentrierflansch, 62 ein
Befestigungsbock, 63 ein Verbindungsrohr, 64 eine Sechskantschraube und 65 eine
Schnellverschlußkupplung zum Anschluß einer Gasdruckleitung bezeichnet.
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Was die trichterähnlichen Schalldämpferkörper 58 und 59 anbelangt,
so entsprechen sie in ihrem grundsätzlichen
Aufbau den trichterähnlichen
Schalldämpferkörpern der Ausführungsform nach Fig. 1 bzw. 4 und 6. Deshalb sind
fürjTeglle gleicher Funktion in den Fig. 7, 8 und 9 die um den Faktor zehn erhöhten
Bezugszeichen der Fig. 4, 5 und 6 eingetragen worden. Die Oberflächenbearbeitung,
die Materialzusammensetzung, die Abmessungsverhältnisse, die Winkelangaben und die
Wirkungsweise können den der Figuren 4, 5 und 6 entsprechen. Der Parallelabschnitt
260 divergiert bei der Ausführungsform nach Fig. 9 konisch in Richtung des Mahlgutstromes
X, also in Richtung auf die Injektordüse zu. Wie insbesondere die Fig. 9 erkennen
läßt, ist die Materialanhäufung an den Seitenwandungen insbesondere bei den trichterähnlichen
Schalldämpfungskörper 59 noch größer als bei den Schalldämpfungskörpern nach der
Ausführungsform der Figuren 4, 5 und 6.
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Dadurch sind diese Schalldämpfungskörper noch träger in bezug auf
störende Schallschwingungen.
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Die Düsen 66 bzw. 67 der Düsenringe 38 bzw. 39 verlaufen unter dem
gleichen Winkel V bzw. L in bezug auf den Radius, so daß die aus diesen Düsen austretenden
Gasstrahlen ebenfalls einen imaginären Kreis 68 bzw. 69 tangieren.
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Der Kammerring 40 weist einen Druckgasstutzen 70 auf, dessen Kanal
tangential an der Peripherie in den Ringraum 71 einmündet. Mit dem Bezugszeichen
72 ist ein Manometerstutzen bezeichnet.
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Das über den Druckstutzen 70 in den Ringraum 71 eintretende Druckgas
expandiert durch die Düsen 66 bzw.
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67 der Düsenringe 38 bzw. 39 in die jeweils zugeordnete Teil-Mahlkammer
73 bzw. 74. Da die Düsen gleichgerichtet sind, ergeben sich in diesen Teil-Mahlkammern
73 bzw. 74 sich im gleichen Drehsinne bewegende Mahlwirbel. Die von der oberen Teil-Mahlkammer
73 abgegebenen vorgemalten Gutteilchen gelangen in die nachgeschaltete Teil-Mahlkammer
74,
wo die Gutteilchen weiter zerkleinert und anschließend in bekannter Weise über einen
zentralen Auslaß aus der Spiralstrahlmühle herausgebracht werden.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von den Ausführungsformen
nach den Figuren 1 und 2 zunächst durch die Anordnung eines Dosiertrichters 75,
der auf einem Schauglas 76 aufgeflanscht ist, so daß sich nach oben hin eine geschlossene
Bauweise ergibt. Hierzu besitzt der Dosiertrichter 75 eine obere, durch einen Deckel
77 verschließbare Öffnung. Mit 78 ist ein Antriebsmotor für eine drehbare Welle
79 bezeichnet, mit der ein Kratzerblech 80 verbunden ist. Das Bezugszeichen 81 bezeichnet
einen Schieber, durch den Mahlgutkanal verschließbar ist. Der Mahlgutstrom verläuft
wiederum in Richtung X. Mit dem Bezugs zeichen 82 und 83 sind trichterähnliche Schalldämpfungskörper
bezeichnet, deren grundsätzlicher Aufbau wie bei den Ausführungsformen nach den
Figuren 4, 5 und 6 bzw. 7, 8 und 9 ist. Die über die Leitung 84 vom Kompressor kommende
Luft gelangt über Absperrschieber zu den Leitungen 85, 86 und 87, die ebenfalls
mit Absperrschiebern ausgestattet sind.
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Die Leitung 85 führt zu einer Schnellverschlußkupplung 88, durch die
wiederum zusätzliches Druckgas in den Mahlgutstrom geregelt einführbar ist. Die
Leitung 86 führt zu der Injektordüse-89, während die Leitung 87 an einen Stutzen
90 angeschlossen ist, der in einen von den Gehäusewänden einerseits und drei Düsenringen
91, 92 und 93 andererseits begrenzten Ringraum einmündet.
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Die Düsenringe 91, 92 und 93 weisen eine größere Anzahl von in gleichmäßigen
Abständen über ihren Umfang verteilt angeordnete sowie unter jeweils gleichen Winkeln
und im gleichen Drehsinne weisende Düsen auf, so daß das durch die Düsen in die
Teil-Mahlkammern expandierende Druckgas 3 im gleichen Drehsinne sich drehende Mahlwirbel
erzeugt werden, die unterschiedliche Durchmesser
aufweisen. Das
von dem jeweils oberen Düsenring abgegebene,schon sehr weit zerkleinerte Mahlgut
wird in dem nachfolgenden Wirbel weiter zerkleinert, bis das Feingut über einen
zentralen Auslaß 97 über ein Hosenrohr zum Sichter 98 bzw. zu einer Abfüllstation
99 gelangt.
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In der Zeichnung, in der Beschreibung und in den nachfolgenden Patentansprüchen
offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen
für die Erfindung wesentlich sein.
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Patentanspriiche
Bezugszeichenliste 1 Befestigungsflansch
2 Unterteil 3 Düsenring 4 Deckel 5 Klammer schraube 6 Klammerkappe 7 Griffmutter
8 O-Ring 9 O-Ring 10 Griffschraube 11 Injektordüse 12 Düsenspitze 13 Düsenkörper
14 Rändelmutter 15 Schnellverschlußkupplung 16 trichterähnlicher Körper 17 trichterähnlicher
Körper 18 Flansch 19 Schauglas 20 trichterförmiger Innenraum 21 rohrförmiger Kanalquerschnitt
22 schräger Kanalabschnitt 23 trichterähnlicher Innenraum 24 rohrförmiger Kanalquerschnitt
25 schräger Kanalabschnitt 26 Kanalabschnitt 27 Längsachse 28 Längsachse 29 Mahlgutkammer
30 Stutzen 31 Kanal 32 Ringraum 33 Düsen 34 imaginärer Kreis 35 Manometeranschlußstutzen
36
Bohrung 37 Unterteil 38 Düsenring 39 Düsenring 40 Kammerring 41 Deckel mit Düsenkopf
42 Klammerschraube 43 Klammerkappe 44 Scheibe 45 Hutmutter 46 O-Ring 47 O-Ring 48
O-Ring 49 O-Ring 50 Zylinderstift 51 Zylinderstift 52 Deckelhandgriff 53 Injektorhülse
54 Düsenspitze 55 Düsenkörper 56 Schnellverschlußkupplung 57 Rändelmutter 58 trichterähnlicher
Körper 59 trichterähnlicher Körper 60 Schauglas 61 Zentrierflansch 62 Befestigungsblock
63 Verbindungsrohr 64 Sechskantschraube 65 Schnellverschlußkupplung 66 Düsen 67
Düsen 68 Kreis 69 Kreis 70 Druckgasstutzen 71 Ringraum 72 Manometerstutzen
73
Teil-Mahlkammer 74 Teil-Mahlkammer 75 Trichterkörper 76 Schauglas 77 Deckel 78 Antriebsmotor
79 Welle 80 Kratzerblech 81 Schieber 82 trichterähnlicher Körper 83 trichterähnlicher
Körper 84 Leitung 85 Leitung 86 Leitung 87 Leitung 88 Schnellverschlußkupplung 89
Injektordüse 90 Stutzen 91 Düsenring 92 Düsenring 93 Düsenring 94 Teil-Mahlkammer
95 Teil-Mahlkammer 96 Teil-Mahlkammer 97 zentraler Auslaß 200 trichterförmiger Innenraum
210 rohrförmiger Kanalquerschnitt 220 schräger Kanalquerschnitt 230 trichterförmiger
Innenraum 240 rohrförmiger Kanalquerschnitt 250 schräger Kanalabschnitt 260 Parallelabschnitt
270 Längsachse 280 Längsachse
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