DE3787175T2

DE3787175T2 - Vorrichtung zum Behandeln von teilchenförmigem Material.

Info

Publication number: DE3787175T2
Application number: DE91100425T
Authority: DE
Inventors: Masuo Hosokawa; Masashi Kato; Keiichiro Kohmitsu; Sadamitsu Matsuo; Akio Tanaka; Kiyoshi Urayama; Tohei Yokoyama
Original assignee: Hosokawa Micron Corp
Current assignee: Hosokawa Micron Corp
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2007-04-17
Also published as: DE3775597D1; EP0421980A3; KR900005175B1; EP0241930B1; EP0241930A2; EP0421980A2; KR870009762A; EP0421980B1; US4789105A; DE3787175D1; EP0241930A3; CA1279304C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln unterschiedlicher Arten partikelförmigen Materials in unterschiedlicher Weise, insbesondere durch Pulverisieren, Mischen, Granulieren, Beschichten und andere Behandlungsarten des Materials. Diese Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse, das eine Behandlungskammer festlegt, die eine Entladeöffnung aufweist, um ein Überfließen des unter Behandlung stehenden Materials zu erlauben, ein Antriebsmittel zum Drehantreiben des Gehäuses mit einer hohen Drehzahl zur Erzeugung einer Zentrifugalkraft, um das Material in dem Gehäuse gegen eine Innenseitenwandungsoberfläche des Gehäuses zu pressen, Behandlungsteile, die in dem Gehäuse angeordnet sind, um relativ zu der Innenseitenwandungsoberfläche des Gehäuses drehbar zu sein, und einen Klassierer, der mit der Entladeöffnung kommuniziert, wobei die Entladeöffnung benachbart zu einem Drehzentrum des Gehäuses angeordnet ist, und wobei Begrenzungsmittel benachbart zu der Entladeöffnung vorgesehen sind, um das Überfließen des unter Behandlung stehenden Materials zu begrenzen.
Eine bekannte Behandlungsvorrichtung des vorstehend genannten Aufbaus, etwa eine Vorrichtung zum Pulverisieren oder Zerkleinern, ist im US-Patent Nr. 4 529 135 beschrieben.
In Übereinstimmung mit diesem bekannten Aufbau ist jedoch die durch das drehbare Gehäuse festgelegte Behandlungskammer im wesentlichen über ihren gesamten Kopfbereich offen, und diese Öffnung bildet einen Überfließauslaß für das unter Behandlung stehende Material. Deshalb ist es möglich, daß ein beträchtlicher Anteil des Materials, das nicht ausreichend behandelt worden ist, d. h., daß grobe Partikel nicht zu feinen Partikeln zerkleinert worden sind, die Behandlungskammer in Gasströmen mitgerissen zusammen mit den feinen Partikeln verlassen. Da grobe Partikel selbstverständlich eine höhere Gastransportgeschwindigkeit als feine Partikel benötigen, muß eine große Gasmenge von einer Gaszufuhreinheit zugeführt werden, was die Energiekosten zum Zuführen des Gases erhöht. Außerdem erleidet der das Material von der Behandlungskammer aufnehmende Klassierer unweigerlich eine starke Belastung, und die Präzision seines Klassiervorgangs neigt dazu, wegen einer weiten Verteilung der Partikelgrößen, schlecht zu sein. Der bekannte Aufbau ist daher verbesserungsbedürftig.
Darüberhinaus bilden das Brechwerk und der Klassierer bei diesem bekannten Aufbau getrennte Einheiten, wobei der Entladeauslaß des Brechwerks mit dem Einlaß des Klassierers über ein Rohr, und der Grobpartikelauslaß des Klassierers mit dem Einlaß des
Brechwerks über ein weiteres Rohr verbunden ist. Dies führt beim Stand der Technik zu dem weiteren Nachteil, daß die gesamte Anlage dazu neigt, groß zu sein. Die von dem Klassierer zurückgeführten Partikel sind nicht länger sehr grob, weil sie zumindest einem Behandlungszyklus unterworfen waren. Wenn derartige Partikel mit frischem, unbehandeltem Material zum Beschicken der Zerkleinerungskammer vermischt werden, ist die Zerkleinerungsfähigkeit in Bezug auf die vom Klassierer zurückgeführten groben Partikel in einem gewissen Maß schlechter. Der bekannte Aufbau bedarf deshalb diesbezüglich ebenfalls einer Verbesserung.
Es wird erwartet, daß der Bedarf für eine derartige Behandlungsvorrichtung auf dem Gebiet der Medizin, der Lebensmittel, der Kosmetikprodukte sowie neuer Materialien, wie beispielsweise Keramik, zunehmend ansteigt. Herkömmliche Behandlungsvorrichtungen, einschließlich der in den vorstehend genannten Veröffentlichungen beschriebenen, sind nicht zufriedenstellend.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbesserung dahingehend zu schaffen, daß die gesamte Anlage kompakt aufgebaut werden kann und die groben Partikel, die vom Klassierer zurückgeführt werden, mit hohem Wirkungsgrad behandelt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung zusätzlich zu den vorstehend genannten Merkmalen eine die Entladeöffnung bildende rohrförmige Trennwand sowie eine ringförmige Trennwand, die mit dem unteren Ende der rohrförmigen Trennwand zusammenhängt. Die rohrförmige Trennwand umfaßt einen ringförmigen Vorsprung, der an der Innenumfangsfläche der rohrförmigen Trennwand ausgebildet ist, um als Überfließbegrenzungsmittel zu wirken. Die beiden Trennwände sind zusammen mit dem Gehäuse sowie in derselben Richtung wie dieses koaxial drehbar. Der Klassierer ist direkt mit dem Gehäuse verbunden, und eine Grobpartikel-Rückführpassage ist um den Außenumfang der rohrförmigen Trennwand festgelegt, um den Klassierer und das Gehäuse untereinander zu verbinden.
Der Klassierer befindet sich also in direkter Verbindung mit dem Gehäuse zur Aufnahme des behandelten Materials, das von der Entladeöffnung der Behandlungskammer durch Gasströme mitgerissen wird, ohne daß eine zusätzliche Rohrleitung notwendig wäre. Die am Umfang der rohrförmigen Trennwand festgelegte Grobpartikel- Rückführpassage erlaubt es den groben Partikeln, die von dem Klassierer herunterfallen, erneut zur Behandlungskammer zurückzukehren, ohne daß eine zusätzliche Rohrleitung notwendig wäre. Dadurch ist die gesamte Anlage wesentlich kompakter als beim Aufbau nach dem Stand der Technik, bei dem der Klassierer und die Zerkleinerungskammer über zwei Rohrleitungen miteinander verbunden sind.
Die ringförmige Trennwand nimmt die groben Partikel auf, die durch die Rückführpassage herunterfallen, und entlädt die groben Partikel zur Innenumfangswandungsoberfläche des Gehäuses mittels einer Zentrifugalkraft, die durch die Drehung der ringförmigen Trennwand erzeugt wird. Dies erlaubt es den groben Partikeln, die von dem Klassierer zurückgeführt werden und nicht mehr sehr grob sind, für eine sofortige Behandlung durch die Behandlungsteile zur Gehäuseinnenseitenoberfläche geleitet zu werden, ohne daß sie mit dem frisch zugeführten, unbehandelten Material vermischt werden. Dadurch werden die zurückgeführten groben Partikel wirksam einer weiteren Behandlung unterzogen.
Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung weist deshalb die Vorteile auf, daß sie kompakt ist, leicht installiert werden kann und daß sie eine hervorragende Behandlungsausbeute aufweist. Diese Vorrichtung wiest eine hervorragende Funktion auf und ist außerdem wirtschaftlich.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Behandlungsvorrichtung zu schaffen, die dazu in der Lage ist, verschiedene Betriebsabläufe mit hohem Wirkungsgrad und zuverlässig durchzuführen, wie beispielsweise solche Betriebsabläufe, die ein Pulverisieren, Vermischen, Granulieren, Rundmachen, Beschichten und Verkapseln partikelförmigen Materials einschließen.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Die Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung für partikelförmiges Material; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Behandlungsvorrichtung und der periphären Anlage in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 1,
Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 2,
Fig. 4 und 5 vergrößerte Ansichten von Teilen der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 6 eine schematische Vertikalschnittansicht einer Behandlungsvorrichtung und einer periphären Anlage in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 ein Schnitt entlang der Linie X-X von Fig. 6,
Fig. 8 eine erläuternde Ansicht einer dritten Ausführungsform und
Fig. 9 eine erläuternde Ansicht einer vierten Ausführungsform.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Die dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Basis 1, eine vertikale rohrförmige Rotorwelle 2A, die mit der Basis 1 verbunden ist, und eine Pulverisierungskammer 3, die ein Beispiel der Behandlungskammer darstellt und durch ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Gehäuse 4 festgelegt ist, das konzentrisch am oberen Ende der rohrförmigen Drehwelle 2A angebracht ist. Die rohrförmige Drehwelle 2A wird durch einen Antriebsmechanismus 5 angetrieben, der an das untere Ende der Welle angeschlossen ist und aus einem Elektromotor 5a und einem Geschwindigkeitswähler 5b besteht, wobei das Gehäuse 4 drehantreibbar ist, um ein unter Behandlung stehendes Material mittels Zentrifugalkraft gegen eine Umfangsinnenwandungsoberfläche des Gehäuses zu richten. Die Drehzahl des Gehäuses 4 ist einstellbar, um eine geeignete Zentrifugalkraft in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des zu behandelnden Materials anzulegen.
Die Basis 1 trägt eine vertikale Drehwelle 30, die sich koaxial durch die rohrförmige Drehwelle 2A erstreckt. Die Drehwelle 30 trägt eine Scheibe 31, die am oberen Ende der Welle koaxial angebracht ist. Die Scheibe 31 trägt über eine Mehrzahl von Flügeln 33 eine perforierte Scheibe 32, die oberhalb der Scheibe 31 konzentrisch zu dieser angeordnet ist. Das Gehäuse 4 nimmt Pulverisierungsteile 9 auf, die ein Beispiel für Behandlungsteile darstellen, die an die perforierte Scheibe 32 mittels eines Trägers 8a befestigt sind. Diese Pulverisierungsteile 9 behandeln das Material gemeinsam mit den innenseitenoberflächen des Gehäuses 4. Die Pulverisierungsteile 9 legen geneigte Oberflächen fest, die sich an das Gehäuse 4 in der Drehrichtung des Gehäuses 4 annähern. Ein Antriebsmechanismus 34, der aus einem Elektromotor 34a und einem Geschwindigkeitswähler 34b besteht, ist betriebsmäßig mit einem unteren Ende der Drehwelle 30 verbunden, um die Drehwelle 30 so anzutreiben, daß die Pulverisierungsteile 9 relativ zu der Innenwandungsoberfläche 4a des Gehäuses 4 in derselben Richtung umlaufen, wie das Gehäuse 4 drehbar ist. Die Umlaufdrehzahl der Pulverisierungsteile 9 ist einstellbar, um die Pulverisierungsteile 9 zu veranlassen, relativ zu der Innenwandungsoberfläche 4a des Gehäuses 4 in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des zu behandelnden Materials mit einer geeigneten Drehzahldifferenz umzulaufen.
Ein Rohr 35 erstreckt sich nach unten zu einer Position über dem Zentrum der Scheibe 31 und ist mit einem Gebläse 18 zum Zuführen einer geeigneten Menge von Luft, inertem Gas oder dergleichen, sowie mit einer Zufuhreinrichtung 19 verbunden, um das zu behandelnde Material zuzuführen. Das durch das Rohr 35 nach unten stürzende Material wird zu unteren Abschnitten der Innenwandungsoberfläche 4a des Gehäuses 4 mittels einer Zentrifugalkraft geleitet, die durch die Drehung der Scheibe 31 und die Verteilungswirkung der umlaufenden Flügel 33 erzeugt wird.
Das Gehäuse 4 legt eine Überfließentladeöffnung 11 an ihrem oberen Zentrum fest, um eine gasmitgerissene Entladung lediglich eines Teils des Materials zu erlauben, das durch das Zusammenwirken der Innenwandungsoberfläche 4a des Gehäuses 4 und der Pulverisierungsteile 9 in ultrafeine Partikel pulverisiert worden ist.
Das Gehäuse 4 steht mit einem Klassierer 14A in Verbindung, der ein nach oben auseinanderlaufendes Gehäuse 36 aufweist. Das Gehäuse 36 enthält in seinem oberen Raum ein nach unten sich verschmälerndes konisches Teil 39, das an einer Drehwelle 38 befestigt ist, die betriebsmäßig an einen Elektromotor 37 angeschlossen ist. Der konische Teil 39 umfaßt eine Mehrzahl von Klassierflügeln 40, die so angeordnet sind, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Die Klassierflügel 40 umschließen einen Raum, der in Verbindung mit einer Feinpartikel-Sammelpassage 41 steht. Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt das Gehäuse 36 Rillen, um zwischen dem Gehäuse 36 und den Klassierflügeln 40 Dichtungen auszubilden. Die Feinpartikel-Sammelpassage 41 ist an einen geeigneten Ultrafeinpartikel-Sammler 15, wie beispielsweise einen Elektrostaubsammler, und an ein Sauggebläse 16, in der genannten Abfolge, angeschlossen.
Die Entladeöffnung 11 wird durch eine rohrförmige Trennwand 42 festgelegt, die, wie in Fig. 5 gezeigt, einen ringförmigen Vorsprung 42a an ihrer Innenwandung aufweist und bildet ein Beispiel für eine Überfließbegrenzungseinrichtung. Die rohrförmige Trennwand 42 hängt an ihrem unteren Ende mit einer ringförmigen Trennwand 43 zusammen. Eine Grobpartikel-Rückführpassage 44 ist entlang des Außenumfangs der rohrförmigen Trennwand 42 und einer oberen Oberfläche der ringförmigen Trennwand 43 festgelegt. Mit anderen Worten legt die rohrförmige Trennwand 42 die erste Hälfte 44a der Grobpartikel-Rückführpassage 44 fest, und die ringförmige Trennwand 43 legt die zweite Hälfte 44b der Rückführpassage 44 fest. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die ringförmige Trennwand 43 an dem Gehäuse 4 über eine Mehrzahl von Flügeln 45 befestigt, um zusammen mit dem Gehäuse 4 drehbar zu sein. Durch die Klassierflügel 40 geworfene und die Innenseitenoberfläche des Gehäuses 36 des Klassierers 14A hinuntergleitende grobe Partikel werden in der ersten Hälfte 44a der Grobpartikel- Rückführpassage 44 aufgenommen und können sich zur zweiten Hälfte 44b vorwärts bewegen, das mit der ersten Hälfte zusammenhängt. Durch die mittels der ringförmigen Trennwand 43 erzeugte Zentrifugalkraft und eine Wurfwirkung der Flügel 45 werden die groben Partikel daraufhin im Flug von einem Auslaß der ringförmigen Trennwand 43 an die oberen Abschnitte der Innenwandungsoberfläche 4a weitergeleitet, welcher Auslaß der Innenseitenwandungsoberfläche 4a des Gehäuses 4 gegenüberliegt. Dadurch werden die groben Partikel einer weiteren Pulverisierungsbehandlung unterworfen.
Das Gehäuse 4 und das Gehäuse 36 des Klassierers 14A sind von einem Deckel 7A umgeben, der über einen, eine variable Drossel umfassenden Durchlaß 46 mit einem Gebläse 18 verbunden ist. Dies hindert die Partikel daran, aus dem Gehäuse 4 und dem Gehäuse 36 herauszufliegen.
Eine zweite Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 beschrieben. Gleiche Elemente der ersten und zweiten Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch den speziellen Aufbau des Klassierers 14A. Der in Fig. 6 gezeigte Klassierer 14A umfaßt ein Sieb 47, das ein Metallgeflecht, ein gelochtes Blech oder dergleichen umfaßt und sich über den oberen innenseitenbereich des Gehäuses 36 erstreckt, und eine Drehdüse 48, die stromab von dem Sieb 47 angeordnet ist und einen Schlitzauslaß aufweist, der dem Sieb 47 gegenüberliegt. Die Drehdüse 48 ist betriebsmäßig mit einem Elektromotor 49 und ferner mit einem Gebläse 18 über eine Drehverbindung 51 und mit einem Durchlaß 50 verbunden, der eine variable Drossel umfaßt. Dadurch werden Gasstrahlen von der Drehdüse 48 an im wesentlichen den gesamten Bereich des Siebs 47 angelegt, um das Zusetzen des Siebs zu verhindern.
Es können unterschiedliche andere Mittel eingesetzt werden, um das Zusetzen des Siebs 47 zu verhindern. Beispielsweise kann gemäß der in Fig. 8 gezeigten dritten Ausführungsform das Sieb 47 durch das Schwingteil eines Ultraschallschwingers 52 kontaktiert sein, wobei das Zusetzen durch Schwingungen des Siebs 47 verhindert wird. Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform, bei der ein Raum stromab von dem Sieb 47 in Verbindung mit einer Druckleitung 55 steht, die sich durch ein elektromagnetisches Ventil 47 zu einem Kompressor 54 erstreckt. Das Ventil 57 wird mittels einer Steuereinrichtung 56 kurzfrequent geöffnet und geschlossen, um in diesem Raum Druckschwankungen zu erzeugen. Dies resultiert in an das Sieb 47 zur Verhinderung seiner Zusetzung angelegte Stöße. Darüberhinaus kann ein nicht dargestellter Ultraschallgenerator vorgesehen sein, um eine Ultraschallwelle zum Sieb 47 zu übertragen und dadurch dessen Schwingung zu verursachen.
Die vorstehend genannten ersten bis vierten Ausführungsformen können in unterschiedlicher Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann die rohrförmige Trennwand 42 und die ringförmige Trennwand 43 zusammen mit den Pulverisierungsteilen 9 drehbar vorgesehen sein. Die rohrförmige Trennwand 42 und die ringförmige Trennwand 43 können getrennte Elemente, d. h. nicht einstückig miteinander ausgebildete Elemente, umfassen, wobei die rohrförmige Trennwand 42 am Gehäuse 36 befestigt ist, so daß ausschließlich die ringförmige Trennwand 43 drehbar ist. Ferner kann ein Antriebsmechanismus ausschließlich für die rohrförmige Trennwand 42 und die ringförmige Trennwand 43 vorgesehen sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Behandeln partikelförmigen Materials, mit

- einem Gehäuse (4), das eine Behandlungskammer (3) festlegt, die eine Entladeöffnung (11) aufweist, um ein Überfließen des unter Behandlung stehenden Materials zu erlauben,

- einem Antriebsmittel (5) zum Drehantreiben des Gehäuses (4) mit einer hohen Drehzahl, um eine Zentrifugalkraft zu erzeugen, um das Material in dem Gehäuse (4) gegen eine Innenwandoberfläche (4a) des Gehäuses (4) zu pressen,

- Behandlungsmitteln (9, 9a, 9b), die in dem Gehäuse (4) angeordnet sind, um relativ zu der Innenseitenwandoberfläche (4a) des Gehäuses (4) drehbar zu sein, und

- einem Klassierer (14, 14A), der mit der Entladeöffnung (11) kommuniziert, wobei die Entladeöffnung (11) benachbart zu einem Drehzentrum des Gehäuses (4) angeordnet ist, und wobei Begrenzungsmittel (21, 42a, 60) benachbart zu der Entladeöffnung (11) vorgesehen sind, um das Überfließen des unter Behandlung stehenden Materials zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeöffnung (11) durch eine rohrförmige Trennwand (42) gebildet ist und die Begrenzungsmittel (21, 42a, 60) einen ringförmigen Vorsprung (42a) umfassen, der an einer Innenwand der rohrförmigen Trennwand (42) festgelegt ist, und daß die rohrförmige Trennwand (42) mit einer unteren ringartigen Trennwand (43) durchgehend ausgebildet ist, wobei die rohrförmige Trennwand und die ringartige Trennwand (42, 43) koaxial drehbar sind mit dem Gehäuse (4) sowie in derselben Richtung wie dieses, und daß der Klassierer (14, 14A) direkt mit dem Gehäuse (4) verbunden ist, wobei die rohrförmige Trennwand (42) eine Grobpartikel- Rückführpassage (44) bildet, die sich von dem Klassierer (14, 14A) zu dem Gehäuse (4) erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmittel Klassierflügel (21) umfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassierflügel koaxial mit dem Gehäuse (4) in dessen Umfangsrichtung umlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassierflügel an dem Gehäuse (4) befestigt sind und die Behandlungsmittel (9, 9a, 9b) koaxial mit dem Gehäuse (4) in dessen Umfangsrichtung umlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel (9, 9a, 9b) Pulverisierteile umfassen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel (9, 9a, 9b) Reibungsteile (9a) sowie Schabteile (9b) umfassen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringartige Trennwand (43) über Flügel (45) an dem Gehäuse (4) befestigt ist, die dahingehend wirken, grobe Partikel gegen die Innenseitenwandoberfläche (4a) des Gehäuses (4) zu werfen, und die Behandlungsmittel (9, 9a, 9b) koaxial mit dem Gehäuse (4) sowie in derselben Richtung wie dieses in Umlauf versetzbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsmittel eine Barriere (60) umfassen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) und die Behandlungsmittel (9, 9a, 9b) Heiz- und Kühlmittel umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel Reibteile (9a) und Schabteile (9b) umfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsmittel (9, 9a, 9b) Reibteile (9a) und Schabteile (9b) umfassen; wobei die Reibteile (9a) und die Schabteile (9b) Heiz- und Kühlmittel einschließen.