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EP0048012B1 - Desintegrator und Verfahren zum Betrieb des Desintegrators - Google Patents

Desintegrator und Verfahren zum Betrieb des Desintegrators Download PDF

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Publication number
EP0048012B1
EP0048012B1 EP81107227A EP81107227A EP0048012B1 EP 0048012 B1 EP0048012 B1 EP 0048012B1 EP 81107227 A EP81107227 A EP 81107227A EP 81107227 A EP81107227 A EP 81107227A EP 0048012 B1 EP0048012 B1 EP 0048012B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
disintegrator
scoops
rotors
blade
hollow shafts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP81107227A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0048012A3 (en
EP0048012A2 (de
Inventor
Joachim Dr.-Ing. Durek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HAMMONA Immobilien-Anlagen GmbH
Original Assignee
HAMMONA Immobilien-Anlagen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6112042&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0048012(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by HAMMONA Immobilien-Anlagen GmbH filed Critical HAMMONA Immobilien-Anlagen GmbH
Priority to AT81107227T priority Critical patent/ATE25011T1/de
Publication of EP0048012A2 publication Critical patent/EP0048012A2/de
Publication of EP0048012A3 publication Critical patent/EP0048012A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0048012B1 publication Critical patent/EP0048012B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/26—Details
    • B02C13/288—Ventilating, or influencing air circulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
    • B02C13/20—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with two or more co-operating rotors
    • B02C13/205—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with two or more co-operating rotors arranged concentrically

Definitions

  • the invention relates to a disintegrator for the very fine comminution of inorganic substances with a predominantly crystalline structure and of deep-frozen organic substances, as well as of corresponding substance mixtures, with two rotors driven in opposite directions, which carry at least four alternating intermeshing rows of blades arranged concentrically in a ring shape, which transport the substance from the inside get the rows of blades outwards, the blades being inclined forward and outward in the direction of rotation.
  • Disintegrators have already been proposed in different embodiments for the very fine comminution of materials.
  • a disintegrator is used which is to be designed and operated in such a way that at least three successive impacts on each material particle with a time interval between two successive impacts of at most 0.05 sec are guaranteed.
  • the impacts which the particles are displaced by the impact bodies or by other particles should take place at a speed of at least 15 m / s.
  • This impact treatment is said to subject the material to activation which gives the material new and significantly improved properties.
  • the disintegrator proposed for this purpose is equipped with beater bars which are circular in cross section and are subject to extremely high wear.
  • the rotors are one-sided, i.e. overhung, so that the high speeds required in the interest of good activation cannot be achieved due to the inevitable occurrence of dangerous vibrations.
  • a protective layer which reduces the wear on the blades and which consists of the material to be shredded is automatically formed on the working surfaces of the blades.
  • the blades are concave on their active surfaces in the interest of improved formation and maintenance of the protective layer.
  • the leading and trailing edges of the blades can be reinforced by cutting inserts made of hard, abrasion-resistant material.
  • the invention has for its object to provide a disintegrator, the blades of which are subject to only minimal wear, and whose rotors can be driven at high speeds which are desirable for effective fine comminution and activation.
  • the disintegrator should be suitable for a technically flawless and economical fine grinding of a wide range of different materials.
  • the object is achieved on the basis of a disintegrator of the type specified at the outset in that the blades are essentially curved in the manner of radial turbine blades, the concave curvature being in the direction of rotation at the front, and in that the rotors are fastened to respectively assigned hollow shafts. which are rotatably mounted on a common fixed axis.
  • the inventive design of the blades results in a turbo effect in the operation of the disintegrator, the immediate effect of which is that the blades mainly take on a guiding function for the materials to be shredded and the gas or air throughput and only serve to a small extent as impact tools.
  • the mounting of the rotors on hollow shafts on a common fixed axis not only allows the disintegrator to run up and run continuously without vibrations, it also enables speeds that give the outer blade ring peripheral speeds close to the speed of sound. In combination with the above-mentioned turbo effect, an extremely effective fine grinding and activation is achieved, which can be maintained over economically long operating periods because of the reduced blade wear.
  • the disintegrator according to the invention can be used for the very fine comminution of practically all materials from the inorganic range with a predominantly crystalline structure, and over the entire Mohs hardness scale of up to approximately 9.5. Practically all substances from the organic sector can also be very finely comminuted with the disintegrator according to the invention if they have previously been deep-frozen in a known manner by treatment with liquid nitrogen to about -160 to -170 ° C. and then embrittled accordingly. Mixtures from the specified ranges can also be disintegrated, both dry and wet.
  • the with the disintegrator according to the invention shredded materials have unique properties with regard to the degree of shredding and the activation achieved. What is striking is the observation that the shredded materials do not tend to agglomerate.
  • the angle of inclination between the blade position and the circumferential direction is between 20 and 32 ° and if the blades of the outer blade ring have a deflecting surface on the outside which forms an angle of approximately 70 ° with the blade position.
  • the latter measure effectively reduces wear on the outer edges of the blades of the outer blade ring which are particularly susceptible to wear. It has also been shown that the wear at the beginning and end of the blades can be reduced by attaching wear tabs. Otherwise, the comminution material also forms a wear-reducing protective layer on the active surfaces of the blades of the disintegrator according to the invention.
  • leading and trailing edges of the blades can be protected against wear. This can advantageously be done in that the leading and trailing edges of the blades or their wear tabs are armored with a material whose material properties result from a legally derived "high position" between the comminution material and the blade material.
  • relief bores are provided in the rotor disks between the first and third and between the second and fourth blade rings. These relief bores ensure pressure equalization between the individual chambers formed between the blade rings, as a result of which the wear on the blade end faces and the adjacent rotor disk regions is reduced.
  • the housing surrounding the rotors is advantageously horizontally divided in the plane of the fixed axis and is sealed off from the hollow shafts led out of the housing, but is not non-positively connected to them.
  • the arrangement is expediently such that the housing and the fixed axis supporting the rotors via the hollow shafts are arranged separately on a common base plate.
  • the hollow shafts of the disintegrator can be directly connected to the drive motors via flat V-belts or via flanged gears with an intermediate coupling.
  • a start control of the motors is expediently available.
  • the substances to be comminuted are forcibly dosed to the disintegrator and regulated in a quantity-controlled manner using gravity and the comminuted substances are discharged from the disintegrator in accordance with the comminution performance using gravity, and if the disintegrator penetrating gas flow between the feed zone and the discharge zone is partially circulated.
  • This circulation enables the disintegrator according to the invention to behave differently in the air or gas flow when idling on the one hand and under load running on the other hand. It has been found that the disintegrator passes through the air or gas flow from outside to inside when idling, while this flow direction changes in the opposite direction during load running.
  • the disintegrator is operated in an air-tight and gas-tight seal at the feed and discharge zone in a closed comminution circuit.
  • the hollow shaft bearings of the disintegrator are lubricated by oil circulating in the circuit, and that this oil flow is used with the aid of its parameters pressure, temperature and quantity to protect and regulate the temperature of the disintegrator.
  • FIGS. 1 and 2 A fixed, rigid and cylindrical axis 3 is non-rotatably fastened on a base plate 1 by means of lateral supports 2 attached to it.
  • the separate drive of the hollow shafts 4 and 5 via flat V-belts or via flanged gears with an intermediate coupling, and the two drive motors are not shown in FIG. 1.
  • a rotationally symmetrical rotor In a plane perpendicular to the axis 3, a rotationally symmetrical rotor, generally designated by the reference number 7, is attached to the hollow shaft 4.
  • a rotor generally designated 8 is fastened in a corresponding manner to the hollow shaft 5.
  • the rotors 7 and 8 are driven in opposite directions via the respectively associated hollow shafts 4 and 5, as the direction of rotation arrows 9 and 10 indicate.
  • the rotors 7 and 8 have full disks 11 and 12, respectively to which the respectively assigned blade rings are fastened, which are only indicated schematically in FIG. 1.
  • the rotor 8 carries the first or inner blade ring 13 and the third blade ring 14.
  • the second blade ring 15 and the fourth or outer blade ring 16 are fastened to the rotor 7.
  • the vane rings 13 to 16 alternately intermesh in the sense that each vane ring of one rotor is followed by a vane ring of the other rotor viewed in the radial direction.
  • the blade rings are of course arranged concentrically to one another and to the hollow shafts 4 and 5 and to the fixed axis 3.
  • the base plate 1 has in the example shown a recess for the passage of the rotors 7 and 8 and a housing surrounding the rotors, which is horizontally divided in the plane of the fixed axis 3 and therefore consists of a lower part 17 and an upper part 18.
  • the upper part and lower part can be connected to one another in a known manner, not shown, by releasable connecting means.
  • the housing is firmly connected to the base plate via its lower part 17.
  • the hollow shafts 4 and 5 are sealed out at 19 and 20 out of the housing 17, 18, but to which they are not non-positively connected. Sealing at the hollow shaft passages 19 and 20 can be carried out, for example, by a sealing gas supplied under pressure.
  • the housing 17, 18 has an inlet connection 21 which opens into the interior of the disintegrator, which is delimited by the rotor disk 12, the blade ring 13 and a housing wall. At the lower end, the lower housing part 17 has a discharge opening 22. Arrows 23 and 24 mark the throughput direction of the materials to be shredded by the disintegrator.
  • each blade ring 13 to 16 is shown for the sake of simplifying the drawing, which blade is also shown in different exemplary embodiments.
  • the blades of the different blade rings can also have corresponding or similar geometric configurations. It is characteristic of all blades that they are essentially curved in the manner of rotary turbine blades, so that special flow conditions which result in the aforementioned turbo effect can form in the channels formed by adjacent blades of a blade ring. As can be seen, the concave curvature of all blades is in the direction of rotation (arrows 9 and 10) at the front.
  • the blades 25 of the outer blade ring 16 are equipped with an outwardly pointing projection 26 located in the direction of rotation, which forms an outer deflecting surface 27; which forms an angle ⁇ of approximately 80 ° with the blade position marked by the auxiliary line 28.
  • the angle a between the blade position 28 and the circumferential direction marked by the auxiliary line 29 is between 20 and 32 °. This angular range is also used for the corresponding angles ⁇ of the other blade rings 13 to 15.
  • the circumferential direction 29 is the perpendicular to the radial line 30 guided through the leading edge of the blade 25.
  • the angles ⁇ of the blades of the other blade rings are defined accordingly.
  • the example of the blade 31 of the blade ring 14 demonstrates the attachment of wear lugs 32 and 33 at the blade inlet and at the blade outlet.
  • wear lugs 32 and 33 By means of these wear lugs 32 and 33, the wear of the blade 31 is reduced in the sense that wear lugs can be slowly reduced by wear without the blade effectiveness being impaired.
  • a possible blade design without wear lugs is shown using the example of the blade 34 of the blade ring 15.
  • blades 25, 31, 34 produced in one piece blades welded together from several parts can also be used, as is shown in the example of the blade 35 of the blade ring 13.
  • the blade 35 consists of two flat pieces 36 and 37 welded to one another at an obtuse angle. More than two pieces can also be welded to one another in order to approximate the shape of the blade to a curved blade shape.
  • the blades can be provided with an armored material, as is schematically indicated at 38 for the example of the blades 34 and 35.
  • Corresponding armouring 39 can also be attached to the wear lugs, if any, as indicated by the wear lugs 32 and 33 of the blade 31 of the blade ring 14.
  • the full rotor disk 11 of the rotor 7 has relief bores 40 between the blade rings 15 and 16 for pressure equalization.
  • Corresponding relief bores 41 are made in the rotor 8, specifically in an annular disk 42 connecting the two blade rings 13 and 14 to one another.
  • FIG. 4 A system integration of the disintegrator is shown in FIG. 4.
  • the two drive motors 43 and 44 can also be located on the base plate 1.
  • the materials to be shredded are fed to the inlet connection 21 of the disintegrator via controllable and force-metering cellular wheel locks 45 and 46, a downpipe 47 attached thereto, a feed zone 48 and a compensator 49.
  • the comminuted material leaves the disintegrator via a compensator 50, a discharge zone 51 and a downpipe 52 and is fed from there to two further discharge rotary valves 53 and 54.
  • An air or gas circulation line 55 is connected to the feed zone 48 and the discharge zone 51, in which arrows drawn in both possible flow directions indicate the flow change between idle operation and load operation.
  • the circulation lines 55 can also be installed in the disintegrator housing itself as flow channels. Air or inert gas is supplied to the system via line 56 during load operation. Air or gas is supplied in idle mode via line 57. Any air or gas overpressure can escape from the system via line 58, which leads to a filter. A gas connection 59 can also open directly into the circulation line 55.
  • the disintegrator can be operated in an air-tight and gas-tight seal at the feed and discharge zone in a closed comminution circuit, so that the dusts produced during the comminution process cannot escape to the outside.
  • the disintegrator according to the invention was used, for example, for comminuting different minerals up to a Mohs hardness of 9.3 at throughputs between 6 and 8 t / h.
  • the maximum rotor diameter ie the maximum diameter of the rotor 7 on the outer blade ring 16, was 750 mm.
  • Four blade rings with a total of 50 blades were provided, the number of blades increasing from the inside to the outside, namely nine blades for the blade ring 13, twelve blades for the blade ring 15, fourteen blades for the blade ring 14 and fifteen blades for the blade ring 16.
  • the average grain size of the feed was about 12 mm.
  • a fly ash made of lignite coal with the following chemical composition was used
  • This electrostatic precipitator ash had an average grain size before disintegration of 200 pm.
  • the specific surface area according to Blaine was approximately 4200 cm 2 / g. After disintegration, the grain size was only about 20 ⁇ m and the specific surface area was 9195 cm 2 / g. After subsequent screening of the fine fraction, the specific surface area is 13,360 cm 2 / g.
  • the average residence time of the particles to be comminuted in the disintegrator was less than 1 sec.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Desintegrator zum Feinstzerkleinern von anorganischen Stoffen mit vornehmlich kristallinem Aufbau und von tiefgekühlten organischen Stoffen, sowie von entsprechenden Stoffgemischen, mit zwei gegensinnig umlaufend angetriebenen Rotoren, die mindestens vier alternierend ineinandergreifende konzentrisch in Kranzform angeordnete Schaufelreihen tragen, die den Stofftransport von innen durch die Schaufelreihen hindurch nach außen besorgen, wobei die Schaufeln jeweils in Drehrichtung nach vorn und nach außen geneigt sind.
  • Desintegratoren sind bereits in unterschiedlichen Ausführungsformen für die Feinstzerkleinerung von Materialien vorgeschlagen worden. So soll z.B. bei einem bekannten Verfahren zur Aufbereitung von feinkörnigem, Baustoffrohgut (DE-AS-12 36 915) ein Desintegrator zum Einsatz gelangen, der so ausgebildet und betrieben werden soll, daß wenigstens drei aufeinanderfolgende Stöße auf jedes Materialteilchen mit einem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stößen von höchstens 0,05 sec gewährleistet sind. Die den Teilchen durch die Schlagkörper oder durch andere Teilchen versetzten Stöße sollen hierbei mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 15 m/s erfolgen. Durch diese Schlagbehandlung soll das Material einer Aktivierung unterworfen worden, die dem Material neue und beträchtlich verbesserte Eigenschaften verleiht. Der hierfür vorgeschlagene Desintegrator ist mit im Querschnitt kreisrunden Schlagstäben ausgerüstet, die einem außerordentlich hohen Verschleiß unterliegen. Darüber hinaus sind die Rotoren einseitig, d.h. fliegend gelagert, so daß die im Interesse einer guten Aktivierung erforderlichen hohen Drehzahlen wegen hierbei unvermeidbar auftretender gefährlicher Schwingungserscheinungen nicht erreicht werden können.
  • Bei einem bekannten Desintegrator der eingangs angegebenen Gattung (DE-AS 12 96 943) wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß sich während des Zerkleinerungsbetriebes auf den Arbeitsflächen der Schaufeln von selbst eine den Schaufelverschleiß mindernde Schutzschicht bildet, die aus dem zu zerkleinernden Material besteht. Bei einer Ausführungsform dieses bekannten Desintegrators sind die Schaufeln im Interesse einer verbesserten Bildung und Beibehaltung der Schutzschicht an ihren Wirkflächen konkav ausgebildet. Außerdem können die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln durch Schneideinsätze aus hartem abriebfestem Material verstärkt sein. Trotz dieser Maßnahmen unterliegen auch bei diesem bekannten Desintegrator die Schlagkörper, d.h. die Schaufeln, einem für den kontinuerlichen Betrieb untragbar hohen Verschleiß, weil die Zerkleinerung in erster Linie durch die unmittelbare Schlageinwirkung der Schaufeln auf den zu zerkleinernden Stoff herbeigeführt wird. Außerdem sind auch bei diesem bekannten Desintegrator die erreichbaren Höchstdrehzahlen durch die ebenfalls einseitige, d.h. fliegende Lagerung der Rotoren begrenzt, so daß optimale Aktivirungen des Zerkleinerungsgutes nicht erreichbar sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Desintegrator bereitzustellen, dessen Schaufeln nur einem vergliechbar geringen Verschleiß unterliegen und dessen Rotoren mit für eine wirksame Feinstzerkleinerung und Aktivierung wünschenswerten hohen Drehzahlen angetrieben werden können. Dabei soll der Desintegrator für eine technisch einwandfreie und wirtschaftliche Feinstzerkleinerung einer breiten Palette unterschiedlichen Stoffe geeignet sein.
  • Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von einem Desintegrator der eingangs angegebenen Gattung dadurch gelöst, daß 'die Schaufeln im wesentlichen nach Art von Radialturbinenschaufeln gekrümmt ausgebildet sind, wobei sich die Konkavkrümmung jeweils in Drehrichtung vorn befindet, und daß die Rotoren an jeweils zugeordneten Hohlwellen befestigt sind, die auf einer gemeinsamen festen Achse drehbar gelagert sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaufeln ergibt sich im Betrieb des Desintegrators ein Turboeffekt, dessen unmittelbare Auswirkung darin besteht, daß die Schaufeln für die zu zerkleinernden Stoffe und den Gas bzw. Luftdurchsatz hauptsächlich eine Leitfunktion übernehmen und nur noch zum geringen Teil als Schlagwerkzeuge dienen. Dies bedeutet, daß die Feinstzerkleinerung überwiegend durch mehrfaches Zusammenprallen der hoch beschleunigten Teilchen im freien Flug erfolgt, wodurch der Schaufelverschleiß wirksam herabgesetzt wird. Die Lagerung der Rotoren über Hohlwellen auf einer gemeinsamen festen Achse erlaubt nicht nur einen schwingungsfreien Hoch-und Dauerlauf des Desintegrators, sie ermöglicht auch solche Drehzahlen, die dem äußeren Schaufelkranz Umfangsgeschwindigkeiten in der Nähe der Schallgeschwindigkeit verleihen. Dadurch wird im Zusammenwirken mit dem erwähnten Turboeffekt eine äußerst wirksame Feinstzerkleinerung und Aktivierung erzielt, die wegen des herabgesetzten Schaufelverschleisses über wirtschaftlich lange Betriebszeiträume aufrechterhalten werden kann.
  • Der erfindungsgemäße Desintegrator kann zur Feinstzerkleinerung praktisch sämtlicher Stoffe aus dem anorganischen Bereich mit vornehmlich kristallinem Aufbau, sowie über die ganze HärteSkala nach Mohs bis etwa 9,5 eingesetzt werden. Aber auch praktisch alle Stoffe aus dem organischen Bereich können mit dem erfindungsgemäßen Desintegrator feinstzerkleinert werden, wenn diese zuvor in bekannter Weise durch Behandlung mit flüssigem Stickstoff auf etwa -160 bis -170°C tiefgekühlt und entsprechend versprödet werden. Es können auch Gemische aus den angegebenen Bereichen desintegriert werden, und zwar sowohl trocken als auch naß. Die mit dem erfindungsgemäßen Desintegrator zerkleinerten Stoffe besitzen einzigartige Eigenschaften hinsichtlich des Zerkleinerungsgrades und der erzielten Aktivierung. Auffallend ist die Beobachtung, daß die zerkleinerten Stoffe nicht zum Agglomerieren neigen.
  • Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Neigungswinkel zwischen Schaufelstellung und Umfangsrichtung zwischen 20 und 32° beträgt und wenn die Schaufeln des äußeren Schaufelkranzes außen eine Abweisfläche besitzen, die mit der Schaufelstellung einen Winkel von etwa 70° bildet. Durch die letztere Maßnahme wird der Verschleiß an den besonders verschleißanfälligen Außenkanten der Schaufeln des äußeren Schaufelkranzes wirksam herabgesetzt. Es hat sich auch gezeigt, daß der Verschleiß am Anfang und Ende der Schaufeln durch Anbringung von Verschleißnasen verringert werden kann. Im übrigen bildet das Zerkleinerungsmaterial auch auf den Wirkflächen der Schaufeln des erfindungsgemäßen Desintegrators eine verschleißmindernde Schutzschicht.
  • Zusätzlich können die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln gegen Verschleiß geschützt sein. Vorteilhaft kann dies dadurch geschehen, daß die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln oder ihrer Verschleißnasen mit einem Werkstoff aufgepanzert sind, dessen Werkstoffeigenschaften sich aus einer gesetzmäßig abgeleiteten "Hochlage" zwischen Zerkleinerungsstoff und Schaufelwerkstoff ergeben.
  • Bei Verwendung voller Rotorscheiben und vier daran angebrachter Schaufelkränze hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zwischen dem ersten und dritten sowie zwischen dem zweiten und vierten Schaufelkranz Entlastungsbohrungen in den Rotorscheiben angebracht sind. Diese Entlastungsbohrungen sorgen für einen Druckausgleich zwischen den einzelnen zwischen den Schaufelkränzen gebildeten Kammern, wodurch der Verschleiß an den Schaufelstirnflächen und den benachbarten Rotorscheibenbereichen herabgesetzt wird.
  • Vorteilhaft ist das die Rotoren umgebende Gehäuse in der Ebene der festen Achse horizontal geteilt und ist gegenüber den aus dem Gehäuse herausgeführten Hohlwellen abgedichtet, mit diesen jedoch nicht kraftschlüssig verbunden. Zweckmäßig ist hierbei die Anordnung so getroffen, daß das Gehäuse und die die Rotoren über die Hohlwellen lagernde feste Achse getrennt auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind.
  • Die Hohlwellen des Desintegrators können über Flachkeilriemen direkt oder über angeflanschte Getriebe mit Zwischenkupplung mit den Antriebsmotoren in Antriebsverbindung stehen. Bei Direktantrieb der Hohlwellen ist zweckmäßig eine Anlaufregelung der Motoren vorhanden.
  • Beim Betrieb eines Desintegrators nach der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die zu zerkleinernden Stoffe dem Desintegrator zwangsdosiert und mengenregelbar unter Ausnutzung der Schwerkraft aufgegeben und die zerkleinerten Stoffe nach Maßgabe der Zerkleinerungsleistung unter Ausnutzung der Schwerkraft aus dem Desintegrator ausgetragen werden, und wenn der den Desintegrator durchsetzende Gasstrom zwischen der Aufgabezone und der Austragszone partiell umgewälzt wird. Diese Umwälzung ermöglicht dem erfindungsgemäßen Desintegrator ein ihm eigentümliches unterschiedliches Verhalten des Luft- oder Gasstromes bei Leerlauf einerseits und Lastlauf andererseits. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß der Desintegrator bei Leerlauf den Luft- oder Gasstrom von außen nach innen durchsetzt, während diese Strömungsrichtung bei Lastlauf in die entgegengesetzte Richtung umschlägt.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Desintegrator unter luft- und gasdichtem Abschluß an der Aufgabe- und Austragszone in einem geschlossenen Zerkleinerungskreislauf betrieben wird.
  • Weiterhin kann verfahrensgemäß vorgesehen sein, daß die Hohlwellenlagerungen des Desintegrators durch im Kreislauf geführtes Öl geschmiert werden, und daß dieser Ölstrom mit Hilfe seiner Parameter Druck, Temperatur und Menge zur Absicherung und Temperaturregelung des Desintegrators vetwendet wird.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele darstellenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Desintegrator,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch die Schaufelkränze entsprechend der Linie 11-11 in Fig. 1,
    • Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen in diesem Fall abgebrochenen Längsschnitt durch den Desintegrator und
    • Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Desintegrationsanlage mit einem Disintegrator.
  • Zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus des Desintegrators wird zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Auf einer Grundplatte 1 ist über daran angebrachte seitliche Auflager 2 eine feste, biegesteife und zylindrische Achse 3 unverdrehbar befestigt. Konzentrisch zur Achse 3 sind zwei Hohlwellen 4 und 5 angeordnet, die jeweils über zwei mit gegenseitigem Abstand angebrachte geeignete Wälzlager 6 um die Achse 3 drehbar, in axialer Richtung aber unverschiebbar sind. Der getrennte Antrieb der Hohlwellen 4 und 5 über Flächkeilriemen oder über angeflanschte Getriebe mit Zwischenkupplung, sowie die beiden Antriebsmotoren sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
  • In einer zur Achse 3 senkrechten Ebene ist an der Hohlwelle 4 ein allgemein mit der Bezugszahl 7 bezeichneter rotationssymmetrisch ausgebildeter Rotor befestigt. An der Hohlwelle 5 ist auf entsprechende Weise ein allgemein mit 8 bezeichneter Rotor befestigt. Die Rotoren 7 und 8 werden über die jeweils zugehörigen Hohlwellen 4 bzw. 5 gegensinnig angetrieben, wie die Drehrichtungspfeile 9 bzw. 10 zu erkennen geben. Die Rotoren 7 und 8 besitzen volle Scheiben 11 bzw 12, an denen die jeweils zugeordneten Schaufelkränze befestigt sind, die in Fig. 1 nur schematisch angedeutet sind. Der Rotor 8 trägt den ersten oder inneren Schaufelkranz 13 und den dritten Schaufelkranz 14. Am Rotor 7 sind der zweite Schaufelkranz 15 und der vierte oder äußere Schaufelkranz 16 befestigt. Wie ersichtlich ist, greifen die Schaufelkränze 13 bis 16 alternierend in dem Sinne ineinander, daß auf jeweils einen Schaufelkranz des einen Rotors ein Schaufelkranz des anderen Rotors in radialer Richtung betrachtet folgt. Die Schaufelkränze sind selbstverständlich konzentrisch zueinander und zu den Hohlenwellen 4 und 5 sowie zur festen Achse 3 angeordnet.
  • Die Grundplatte 1 besitzt im gezeichneten Beispiel eine Aussparung für den Durchtritt der Rotoren 7 und 8 und eines die Rotoren umgebenden Gehäuses, das in der Ebene der festen Achse 3 horizontal geteilt ist und daher aus einem Unterteil 17 und einem Oberteil 18 besteht. Oberteil und Unterteil können auf bekannte nicht näher dargestellte Weise durch lösbare Verbindungsmittel miteinander verbunden sein. Das Gehäuse ist über sein Unterteil 17 fest mit der Grundplatte verbunden. Die Hohlwellen 4 und 5, sind bei 19 und 20 abgedichtet aus dem Gehäuse 17, 18 herausgeführt, mit dem sie jedoch nicht kraftschlüssig verbunden sind. Die Abdichtung an den Hohlwellendurchtritten 19 und 20 kann beispielsweise durch ein unter Druck zugeführtes Sperrgas erfolgen. Auf diese Weise wird sicher verhindert, daß zu zerkleinernde bzw. zerkleinerte Stoffteilchen aus dem Gehäuse austreten. Das Gehäuse 17, 18 besitzt einen Einlaufstutzen 21, der in den Innenraum des Desintegrators einmündet, der von der Rotorscheibe 12, dem Schaufelkranz 13 und einer Gehäusewand begrenzt wird. Am unteren Ende besitzt das Gehäuseunterteil 17 eine Austragsöffnung 22. Pfeile 23 und 24 markieren die Durchsatzrichtung der zu zerkleinernden Stoffe durch den Desintegrator.
  • In Fig. 2 ist von jedem Schaufelkranz 13 bis 16 aus Gründen der Zeichnungsvereinfachung jeweils nur eine Schaufel dargestellt, die zudem noch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen eingezeichnet sind. Selbstverständlich können die Schaufeln der verschiedenen Schaufelkränze auch über einander entsprechende oder ähnliche geometrische Konfigurationen verfügen. Kennzeichnend ist für alle Schaufeln, daß sie im wesentlichen nach Art von Rdialturbinenschaufeln gekrümmt ausgebildet sind, so daß sich in den von benachbarten Schaufeln eines Schaufelkranzes gebildeten Kanälen besondere, den erwähnten Turboeffekt ergebende Strömungsbedingungen ausbilden können. Wie ersichtlich ist, befindet sich die Konkavkrümmung aller Schaufeln jeweils in Drehrichtung (Pfeile 9 und 10) vorn.
  • Die Schaufeln 25 des äußeren Schaufelkranzes 16 sind mit einem nach außen weisenden und in Drehrichtung hinten befindlichen Vorsprung 26 ausgerüstet, welcher eine äußere Abweisfläche 27 bildet; die mit der durch die Hilfslinie 28 markierten Schaufelstellung einen Winkel β von etwa 80° bildet. Der Winkel a zwischen der Schaufelstellung 28 und der durch die Hilfslinie 29 markierten Umfangsrichtung liegt zwischen 20 und 32°. Dieser Winkelbereich wird auch für die entsprechenden Winkel a der anderen Schaufelkränze 13 bis 15 zur Anwendung gebracht. Die Umfangsrichtung 29 ist die senkrechte auf die durch die Eintrittskante der Schaufel 25 geführte Radiallinie 30. Die Winkel a der Schaufeln der übrigen Schaufelkränze sind entsprechend definiert.
  • Am Beispiel der Schaufel 31 des Schaufelkranzes 14 ist die Anbringung von Verschleißnasen 32 und 33 am Schaufeleintritt bzw. am Schaufelaustritt demonstriert. Durch diese Verschleißnasen 32 und 33 wird der Verschleiß der Schaufel 31 in dem Sinne verringert, als sie Verschleißnasen ohne Beeinträchtigung der Schaufelwirksamkeit durch Verschleiß langsam abgebaut werden können.
  • Eine mögliche Schaufelausführung ohne Verschleißnasen ist am Beispiel der Schaufel 34 des Schaufelkranzes 15 dargestellt. Anstelle einteilig hergestellter Schaufeln 25, 31, 34 können auch aus mehreren Teilen zusammengeschweißte Schaufeln verwendet werden, wie dies am Beispiel der Schaufel 35 des Schaufelkranzes 13 gezeigt ist. In diesem Fall besteht die Schaufel 35 aus zwei im stumpfen Winkel aneinander geschweißte Flachstücke 36 und 37. Es können auch mehr als zwei Stücke aneinander geschweißt werden, um die Schaufelform möglichst einer gekrümmten Schaufelform anzunähern.
  • Zum Schutz der Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln gegen Verschleiß können diese mit einem aufgepanzertem Werkstoff versehen sein, wie das am Beispiel der Schaufeln 34 und 35 jeweils bei 38 schematisch angedeutet ist. Entsprechende Aufpanzerungen 39 können auch an den ggf. vorhandenen Verschleißnasen angebracht sein, wie das anhand der Verschleißnasen 32 und 33 der Schaufel 31 des Schaufelkranzes 14 angedeutet ist.
  • Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besitzt die volle Rotorscheibe 11 des Rotors 7 zwischen den Schaufelkränzen 15 und 16 Entlastungsbohrungen 40 für den Druckausgleich. Entsprechende Entlastungsbohrungen 41 sind im Rotor 8 angebracht, und zwar in einer die beiden Schaufelkränze 13 und 14 miteinander verbindenden Ringscheibe 42.
  • Eine anlagenmäßige Einbindung das Desintegrators geht aus Fig. 4 hervor. Wie daraus entnehmbar ist, können sich auf der Grundplatte 1 auch die beiden Antriebsmotoren 43 und 44 befinden. Die zu zerkleinernden Stoffe werden über regelbare und zwangsdosierende Zellradschleusen 45 und 46, ein daran anschleißendes Hosenrohr 47, eine Aufgabezone 48 und einen Kompensator 49 dem Zulaufstutzen 21 des Desintegrators zugeführt. Das zerkleinerte Gut verläßt den Desintegrator über einen Kompensator 50, eine Austragszone 51 und ein Hosenrohr 52 und wird von dort aus zwei weiteren Austrags-Zellradschleusen 53 und 54 zugeleitet. An die Aufgabezone 48 und die Austragszone 51 ist eine Luft-oder Gasumwälzleitung 55 angeschlossen, in welcher in beide möglichen Strömungsrichtungen eingezeichnete Pfeile den Strömungsumschlag zwischen Leerbetrieb und Lastbetrieb andeuten. Die Umwälzleitungen 55 können auch im Desintegratorgehäuse selbst als Strömungskanäle angebracht sein. Luft oder Inertgas wird dem System bei Lastbetrieb über die Leitung 56 zugeführt. Die Zuführung von Luft oder Gas im Leerlaufbetrieb erfolgt über die Leitung 57. Etwaiger Luft- oder Gasüberdruck kann aus dem System über die Leitung 58 entweichem, die zu einem Filter führt. Ein Gasanschluß 59 kann auch unmittelbar in die Umwälzleitung 55 einmünden.
  • Aufgrund der geschilderten anlagenmäßigen Anordnung kann der Desintegrator unter luft- und gasdichtem Abschluß an der Aufgabe- und Austragszone in einem geschlossenen Zerkleinerungskreislauf betrieben werden, so daß die bei dem Zerkleinerungsvorgang entstehenden Stäube nicht nach außen dringen können.
  • Der erfindungsgemäße Desintegrator wurde beispielsweise zur Zerkleinerung unterschiedlicher Mineralstoffe bis zu einer Mohs-Härte von 9.3 bei Durchsätzen zwischen 6 bis 8 t/h eingesetzt. Mit Hilfe von zwei Kurzschlußläfermotoren wurden dabei die Rotoren gegenläufig mit einer Drehzahl von 3000 min-1 angetrieben. Der maximale Rotordurchmesser, d.h. der maximale Durchmesser des Rotors 7 am äußeren Schaufelkranz 16 betrug 750 mm. Es waren vier Schaufelkränze mit insgesamt 50 Schaufeln vorgesehen, wobei die Schaufelanzahl von innen nach außen zunahm, und zwar für den Schaufelkranz 13 neun Schaufeln, für den Schaufelkranz 15 zwölf Schaufeln, für den Schaufelkranz 14 vierzehn Schaufeln und für den Schaufelkranz 16 fünfzehn Schaufeln. Die mittlere Körnung des Aufgabegutes betrug etwa 12 mm.
  • Die mit dem erfindungsgemäßen Desintegrator erzielbaren Zerkleinerungsergebnisse werden nachfolgend anhand eines charakteristischen Desintegrationsbeispiels veranschaulicht.
  • Zum Einsatz gelangte eine Flugasche aus Lignit-Kohle folgender chemischer Zusammensetzung
  • Figure imgb0001
  • Diese Elektrofilterasche (Efa) hatte eine Korngröße vor der Desintegration von durchschnittlich 200 pm. Die spezifische Oberfläche nach Blaine betrug etwa 4200 cm2/g. Nach der Desintegration betrug die Korngröße nur noch etwa 20 um und die spezifische Oberfläche 9195 cm2/g. Nach nachfolgender Sichtung beim Feinanteil betrag die speizifische Oberfläche 13.360 cm2/g. Die Verweilzeit der zu zerkleinernden Teilchen im Desintegrator betrug im Durchschnitt weniger als 1 sec.
  • Um den Einfluß der Desintegration bzw. der mechanischen Altivierung auf die Efa zu veranschaulichen, wurden nach DIN 1164 ein Versuchsprogramm an Beton-Probekörpern durchgeführt. Dieser Beton wurde aus einem Zement F 45 mit stufenweiser Abmagerung durch desintegrierte Efa hergestellt. Der Wasser-Zementwert wurde konstant gehalten. Untersucht wurden die Druck- und Biegezugfestigkeiten der Probekörper in Abhängigkeit von der Alterung.
  • Die den Zeichnungen des Desintegrators beigefügten Diagramme zeigen jeweils die Druck- und Biegefestigkeiten bei Beimischung nichtdesintegrierter Efa (4200 CM 2/g) und desintegrierter und gesichteter Efa (13360 cm2/g). Jeweils eine Kurve (a) zeigt den Beton aus 100 %igem F45 und die andere (b) einen Beton aus 50 %igem F45 und 50% Efa.
  • In Diagramm 1 und 2, bei nichtdesintegrierter Efa, lagen die Festigkeiten des Betons mit 50% F45 und 50% Efa immer erheblich unter denen des Betons mit 100% F45. Hierbei handelt es sich um den typischen Fall, für den Efa nur als Füllstoff mit entsprechenden Festigkeitsverlusten Verwendung findet. Im Diagramm 3, nach Desintegration und Sichtung, ist jedoch zu erkennen, daß Kurve b mit 50% Efa-Anteil, bereits nach sieben Tagen die Druckfestigkeit von Beton mit 100% F45 (Kurve a) übersteigt. Bereits nach etwa 28 Tagen liegt Kurve b mit ca. 22% größerer Festigkeit über Kurve a und bleibt in diesem Abstand konstant bis zur Aushärtung von 90 Tagen. Diagram 4 veranschaulicht ähnliche Verhältnisse.
  • Alle unter Einsatz des erfindungsgemäßen Desintegrators erzielten Proben wiesen keinerlei Haarrisse auf.

Claims (10)

1. Desintegrator zum Feinstzerkleinern von anorganischen Stoffen mit vornehmlich kristallinem Aufbau und von tiefgekühlten organischen Stoffen, sowie von entsprechenden Stoffgemischen, mit zwei gegensinnig umlaufend angetriebenen Rotoren (7, 8), die mindestens vier alternierend ineinandergreifende konzentrisch in Kranzform angeordnete Schaufelreihen (12, 14, 15, 16) tragen, die den Stofftransport von innen durch die Schaufelreihen hindurch nach außen besorgen, wobei die Schaufel (25, 31, 34, 35) jeweils in Drehrichtung nach vorn und nach außen geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (25, 31, 34, 35) im wesentlichen nach Art von Radialturbinenschaufeln gekrümmt ausgebildet sind, wobei sich die Konkavkrümmung jeweils in Drehrichtung vorn befindet, und daß die Rotoren (7, 8) an jeweils zugeordneten Hohlwellen (4, 5) befestigt sind, die auf einer gemeinsamen festen Achse (3) drehbar gelagert sind.
2. Desintegrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (a) zwischen Schaufelstellung (28) und Umfangsrichtung (29) zwischen 20 und 32° beträgt, und daß die Schaufeln (25) des äußeren Schaufelkranzes (16) außen eine Abweisfläche (27) besitzen, die mit der Schaufelstellung (28) einen Winkel (ß) von etwa 70° bildet.
3. Desintegrator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (31) am Anfang und Ende eine Verschließnase (32, 33) aufweisen.
4. Desintegrator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und Austrittskanten der Schaufeln (31, 34, 35) oder ihrer Verschleißnasen (32, 33) mit einem Werkstoff (38, 39) aufgepanzert sind, dessen Werkstoffeigenschaften sich aus einer gesetzmäßig abgeleiteten "Hochlage" zwischen Zerkleinerungswerkstoff und Schaufelwerkstoff ergeben.
5. Desintegrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung voller Rotorscheiben (11, 12) und vier daran angebrachter Schaufelkränze (13 bis 16) zwischen dem ersten und dritten sowie zwischen dem zweiten und vierten Schaufelkranz Entlastungsbohrungen (41, 40) in den Rotorscheiben (42, 11) angebracht sind.
6. Desintegrator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Rotoren (7, 8) umgebende Gehäuse (17, 18) in der Ebene der festen Achse (3) horizontal geteilt ist und gegenüber den aus dem Gehäuse hinausgeführten Hohlwellen (4, 5) abgedichtet, mit diesen jedoch nicht kraftschlüssig verbunden ist.
7. Desintegrator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17, 18) und die die Rotoren (7, 8) über die Hohlwellen (4, 5) lagernde feste Achse (3) getrennt auf einer gemeinsamen Grundplatte (1) angeordnet sind.
8. Desintegrator nach einem der Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwellen (4, 5) über Flachkeilriemen direkt oder über angeflanschte Getriebe mit Zwischenkupplung mit den Antriebsmotoren (43, 44) in Antriebsverbindung stehen.
9. Desintegrator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Direktantrieb der Hohlwellen (4, 5) eine Anlaufregelung der Motoren (43, 44) vorhanden ist.
10. Desintegrator nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (6) seiner Hohlwellen (4, 5) an einen Ölkreislauf angeschlossen sind und daß das im Kreislauf geführte Öl mit Hilfe seiner Parameter Druck, Temperatur und Menge zur Absicherung und Temperaturregelung des Desintegrators verwendet wird.
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