Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern von Stoffen bei tiefen Temperaturen

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Zerkleinern von Stoffen bei tiefen Temperaturen wird das Mahlgut im wesentlichen vor einer Zerkleinerungseinrichtung (1) in einem Kühlschacht (2) mit Gutaufgabetrichter (3) mit Hilfe eines tiefkalten Kühlgases gekühlt. Das Kühlgas wird dabei über Leitungen (9, 11, 13) im Kreislauf durch den Kühlschacht (2) und durch einen der Zerkleinerungseinrichtung (1) nachgeschalteten Sammelbehälter (6) mit Filter (8) geleitet und über eine Verdüsungseinrichtung (15) wird frisches Kühlgas in den Kreislauf eingedüst. Zur Erzeugung eines Fördergasstromes in der Zerkleinerungseinrichtung (1) wird aus dem Kreislauf ein Fördergasstrom abgezweigt und über eine Leitung (12) zur Zerkleinerungseinrichtung (1) geführt.
Um eine während des Zerkleinerungsvorganges auftretende Veränderung der Materialstruktur zu kompensieren oder um die Herstellung eines erst als Gemisch fertigen Produktes, wie z.B. die Herstellung von Gewürzmischungen, zu erzielen, ist vorgesehen, dem Mahlgut vor dem Zerkleinerungsvorgang und/oder während des Zerkleinerungsvorganges entsprechende Zuschlagstoffe beizumengen. Dazu kann dem Kühlschacht (2) und/oder der Zerkleinerungseinrichtung (1) eine entsprechende Zugabeeinrichtung (18, 19) für die Zuschlagstoffe zugeordnet sein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerkleinern von Stoffen bei tiefen Temperaturen, bei dem das Mahlgut vor und/oder in der Zerkleinerungseinrichtung mit Hilfe eines tiefkalten Kühlgases gekühlt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Das Kaltmahlen wird besonders vorteilhaft für Stoffe angewandt, welche von Natur aus zäh, elastisch oder klebrig sind oder durch die bei der Zerkleinerung auftretende Erwärmung diesen Zustand annehmen. Darüber hinaus können auch solche Stoffe besonders gut kaltgemahlen werden, bei denen der Feuchtigkeits-, der Öl- oder Fettgehalt besonders hoch ist. Die Vorteile des Kaltmahlens liegen dabei unter anderem in einer Energieersparnis, einem höheren möglichen Durchsatz der Zerkleinerungseinrichtung, einer Qualitätsverbesserung des Endproduktes, einer Inertisierung der Mahlatmosphäre und nicht zuletzt in einer hohen Betriebssicherheit.

[0003] Bei einigen Stoffen ist es notwendig, diese im Anschluß an den Zerkleinerungsvorgang mit Zuschlagstoffen zu vermischen, entweder um eine während eines Zerkleinerungsvorganges auftretende Veränderung der Materialstruktur zu kompensieren oder einfach um die Herstellung eines erst als Gemisch fertigen Produktes zu erzielen. Beispielsweise ist für den letzten Fall die Herstellung von gemahlenen Gewürzgemischen, die Herstellung von Gemischen in der Pharmazie, die Herstellung von fermentationsfähigen Gemischen, wie Schnupftabak, der nach der Vermahlung mit Aromastoffen versetzt wird, oder die Vermischung von Polymeren nach dem Vermahlen mit Additiven, wie Stabilisatoren, Füllstoffe, Gleitmitteln oder Pigmenten zu nennen. Im ersten Fall kann es sich beispielsweise um das Verhindern des Verklebens von ünvernetzten Harzen nach dem Vermahlen handeln, wobei dann im allgemeinen z.B. Talkum zur Herabsetzung der Haftung der einzelnen Granulatstücke eingesetzt wird.

[0004] Die Vermischung des Mahlguts mit Zuschlagstoffen nach dem Zerkleinerungsvorgang erfordert jedoch eine gesonderte Mischeinrichtung, die die Anlage- und Betriebskosten wesentlich erhöht. Darüber hinaus kann es insbesondere bei der Vermischung von Mahlgut und Zuschlagstoffen mit völlig unterschiedlichen Korngrößen schwierig sein, ein homogenes Gemisch zu erzeugen. Beispielsweise ist es bei der Herstellung von Gewürzgemischen aus zwei nach der Zerkleinerung völlig unterschiedliche Korngrößen aufweisenden Ausgangsstoffen notwendig, diese zur Erzielung einer homogenen Mischung in einer Mischanlage zumindest über einen verhältnismäßig langen Zeitraum hinweg miteinander zu vermischen.

[0005] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auf einfache und wirtschaftliche Weise eine gute Vermischung von Mahlgut und Zuschlagstoffen erreicht werden kann.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Mahlgut vor dem Zerkleinerungsvorgang und/oder während des Zerkleinerungsvorgangs Zuschlagstoffe beigemengt werden.

[0007] Mit der Beimengung der Zuschlagstoffe vor und/oder während des Zerkleinerungsvorganges kann eine in jedem Fall aufwendige Vermischung von Zuschlagstoffen und zerkleinertem Mahlgut im Anschluß an den Zerkleinerungsvorgang entfallen, da dann der Mischeffekt bereits vor und in der Zerkleinerungseinrichtung zu erzielen ist. Dabei können gerade solche Stoffe, wie z.B. nichtvulkanisierte Harze, bei denen im allgemeinen ein Verkleben der zerkleinerten Partikel ohne Vorhandensein von Zuschlagstoffe4auftritt, aufgrund des Vorhandenseins der Zuschlagstoffe im zerkleinerten Gut gleich am Ausgang der Zerkleinerungseinrichtung als feines Granulat erhalten werden.

[0008] Zweckmäßig ist es, die Beimengung der Zuschlagstoffe zumindest teilweise während des Kühlvorganges des Mahlgutes durchzuführen. Damit ergibt sich bereits eine weitgehende Vermischung der Zuschlagstoffe mit dem Mahlgut vor der Zerkleinerungseinrichtung. Gleichzeitig werden die Zuschlagstoffe mit dem Mahlgut auf die Mahltemperatur abgekühlt, so daß eine Erwärmung des Mahlgutes, wie sie bei einer Beimengung der Zuschlagstoffe im Anschluß an den Kühlvorgang auftreten würde, ausgeschlossen ist.

[0009] Ebenso vorteilhaft ist es, bei Vorhandensein eines Förder_- gasstromes zum Transport des Mahlgutes durch die Zerkleinerungseinrichtung und zur Wärmeabfuhr aus der Zerkleinerungseinrichtung die Beimengung der Zuschlagstoffe zumindest teilweise durch Aufgabe der Zuschlagstoffe in den Fördergasstrom durchzuführen. Da der Fördergasstrom wie der zur Kühlung des Mahlgutes eingesetzte Gasstrom ein Kaltgasstrom ist, um die in der Zerkleinerungseinrichtung entstehende Mahlwärme abzutransportieren, werden die Zuschlagstoffe auch bei der Aufgabe in den Fördergasstrom abgekühlt, so daß in diesem Fall ebenso eine unerwünschte Erwärmung in der Zerkleinerungseinrichtung durch Zugabe der Zuschlagstoffe vermieden werden kann. Die Vermischung der Zuschlagstoffe mit dem Mahlgut erfolgt dann während des Zerkleinerungsvorganges in der Zerkleinerungseinrichtung. Die Aufgabe der Zuschlagstoffe in den Fördergasstrom kann dabei in_sbesondere bei feinkörnigen Zuschlagstoffen mit Hilfe eines im Fördergasstrom angeordneten Injektors durchgeführt werden.

[0010] Insbesondere bei der Beimengung von mehreren Zuschlagstoffen oder einer größeren Menge an Zuschlagstoffen kann es darüber hinaus zweckmäßig sein, die beiden vorstehenden Verfahrensweisen miteinander zu kombinieren und den einen Zuschlagstoff oder einen Teil des Zuschlagstoffs während des Kühlvorganges dem Mahlgut beizumengen und den anderen Zuschlagstoff oder den anderen Teil des Zuschlagstoffs in den Fördergasstrom aufzugeben. Damit kann auf alle Fälle eine gleichmäßige Verteilung der Zuschlagstoffe im zerkleinerten Mahlgut sichergestellt werden.

[0011] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine von Kühlgas durchströmte oder eine flüssiges Kühlgas enthaltende Kühleinrichtung, eine Zerkleinerungseinrichtung und einen der Zerkleinerungseinrichtung nachgeschalteten Sammelbehälter, bei der erfindungsgemäß der Kühleinrichtung und/oder der Zerkleinerungseinrichtung eine Zugabeeinrichtung für die Zuschlagstoffe zugeordnet ist.

[0012] Die Zugabeeinrichtung kann für die Beimengung der Zuschlagstoffe während der Kühlung des Mahlgutes zweckmäßigerweise an der Gutaufgabeeinrichtung der Kühleinrichtung angeordnet sein. Durch gleichzeitige Aufgabe des Mahlgutes und der Zuschlagstoffe in die Gutaufgabeeinrichtung wird dann schon eine Vermischung von Mahlgut und Zuschlagstoffen erreicht.

[0013] Eine besonders gute Vermischung zwischen Mahlgut und Zuschlagstoff kann jedoch bereits vor der Zerkleinerungseinrichtung erzielt werden, wenn die Kühleinrichtung als Förderschnecke ausgebildet ist. Allein die Bewegung der Förderschnecke bewirkt dann schon die Vermischung, wobei sich auch eine gleichmäßige und intensive Abkühlung der Mischung mit Hilfe des der Förderschnecke zugeleiteten Kühlgases einstellt.

[0014] Ist an die Zerkleinerungseinrichtung eine Fördergasleitung angeschlossen, kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform zweckmäßig sein, die Zugabeeinrichtung in der Fördergasleitung vor der Zerkleinerungseinrichtung anzuordnen und die über die Zugabeeinrichtung zugeführten Zuschlagstoffe im Fördergasstrom abzukühlen und mit diesem direkt in die Zerkleinerungseinrichtung zu transportieren. Die Zugabeeinrichtung kann dabei zweckmäßig mit einem vom Fördergasstrom betriebenen Injektor in Verbindung stehen.

[0015] In den Zeichnungen sind zwei beispielhafte Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.

[0016] Es zeigt:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Kaltmahlanlage mit einer als Kühlschacht ausgebildeten Kühleinrichtung;

Figur 2 eine erfindungsgemäße Kaltmahlanlage mit einer als Förderschnecke ausgebildeten Kühleinrichtung und einer gegenüber der Kaltmahlanlage von Figur 1 geänderten Gasführung.

[0017] In den Figuren ist mit 1 eine Zerkleinerungseinrichtung bezeichnet, die beispielsweise eine Strahlmühle oder eine Stiftmühle sein kann. Der Zerkleinerungseinrichtung 1 vorgeschaltet ist eine gemäß der Vorrichtung nach Figur 1 als Kühlschacht ausgebildete Kühleinrichtung 2, der eine Gut- 'aufgabeeinrichtung 3 mit einer Zuleitung 4 für das Mahlgut sowie an dem der Zerkleinerungseinrichtung 1 zugewandten Ende eine als Zellenradschleuse oder Zuteilschnecke oder beides ausgebildete Dosiereinrichtung 5 zugeordnet ist. Der Zerkleinerungseinrichtung 1 nachgeschaltet ist ein Sammelbehälter 6 für das zerkleinerte Mahlgut, das aus diesem über eine Austrageinrichtung 7 abgezogen wird.

[0018] Die Kühlung von Mahlgut und Zerkleinerungseinrichtung 1 erfolgt bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform mit Hilfe von im Kreislauf geführten Stickstoff. Das Kreislaufgas wird mittels eines Gebläses 10 über eine Leitung 9 und einen Filter 8 aus dem Sammelbehälter 6 abgezogen und zum Teil über eine erste Zuleitung 11 als Kühlgas unten in die als Kühlschacht ausgebildete Kühleinrichtung 2 und zum Teil über eine zweite Zuleitung 12 als Fördergas in die Zerkleinerungseinrichtung 1 eingeleitet, wodurch zum einen das Mahlgut abgekühlt und zum anderen die Zerkleinerungseinrichtung 1 auf die vorgesehene Temperatur gebracht bzw. auf dieser Temperatur gehalten wird. Das durch Wärmetausch mit dem Mahlgut in der Kühleinrichtung 2 erwärmte Kühlgas wird am oberen Ende des Kühlschachtes abgezogen und über eine Verbindungsleitung 13 dem Sammelbehälter 6 zugeführt, um einerseits das aus der Zerkleinerungseinrichtung 1 im kalten Zustand austretende zerkleinerte Mahlgut anzuwärmen und andererseits das erwärmte Kühlgas wieder abzukühlen. Danach wird das Kühlgas und das durch die Zerkleinerungseinrichtung 1 gesaugte Fördergas über das Gebläse 10 wieder aus dem Sammelbehälter 6 abgezogen. Für die Einhaltung einer bestimmten Temperatur des Kühlgases und des Fördergases wird in die Zuleitungen 11, 12 über Verdüsungseinrichtungen 14, 15 und eine TankanschluBleitung 16 flüssiger Stickstoff aus einem nicht dargestellten Tank eingedüst und die dem eingesprühten Stickstoff entsprechende Gasmenge über ein dem Gebläse 10 nachgeschaltetes Abgasventil 17 abgezogen.

[0019] Erfindungsgemäß ist zum einen der Gutaufgabeeinrichtung 3 und zum anderen der Fördergasleitung 12 eine Zugabeeinrichtung 18, 19 für Zuschlagstoffe zugeordnet, die jeweils aus einem Gutaufgabetrichter mit nachgeschalteter Austragseinrichtung bestehen kann. Dabei kann der Zuschlagstoff aus der Zugabeeinrichtung 18 im freien Fall in die Gutaufgabeeinrichtung 3 der Kühleinrichtung 2 geleitet werden, während der dem Fördergasstrom zuzumischende Zuschlagstoff von einem in der Fördergasleitung 12 angeordneten Injektor 20 über eine Verbindungsleitung aus der Zugabeeinrichtung 19 angesaugt werden kann.

[0020] Selbstverständlich kann auch nur eine Zugabeeinrichtung vorhanden sein oder auch die beiden Zugabeeinrichtungen über eine Verteilungsleitung miteinander in Verbindung stehen, so daß in diesem Fall ein und derselbe Zuschlastoff über beide Zugabeeinrichtungen der Mahlanlage zugeführt werden kann.

[0021] Die Kaltmahlanlage nach Figur 2 unterscheidet sich von der Kaltmahlanlage nach Figur 1 dadurch, daß die der Zerkleinerungseinrichtung 1 vorgeschaltete Kühleinrichtung 2 als Förderschnecke ausgebildet ist. Darüber hinaus ist die Gasführung insofern anders, als der aus einem nicht dargestellten Vorratstank über die Tankanschlußleitung 16 der Kaltmahlanlage zugeführte flüssige Stickstoff zum Teil über eine Zuleitung 21 direkt der Kühleinrichtung 2 zugeleitet und die Kreislaufführung des durch die Mahlanlage geführten Gases allein durch Überleiten des Abgases aus der Leitung 9 in die Fördergasleitung 12 gebildet wird, wobei ein Teil des über die Tankanschlußleitung 16 zugeführten flüssigen Stickstoffs in der Verdüsungseinrichtung 14 in die Fördergasleitung 12 eingedüst wird.

[0022] Die Verwendung einer Förderschnecke als Kühleinrichtung ergibt nicht nur eine gute Vermischung von Mahlgut und Zuschlagstoffen, sondern ermöglicht es auch, daß die Mischung vom aufgesprühten und verdampften Kühlgas gleichmäßig beaufschlagt wird, so daß bei intensivem Kontakt der Mahlgutteilchen und der Teilchen des Zuschlagstoffs miteinander etwaige Temperaturunterschiede ausgeglichen und die eingesetzten Energien wirtschaftlich genutzt werden.

[0023] Den Zugabeeinrichtungen 18, 19 ist bei dieser Ausführungsform eine Verteilungsleitung 22 mit entsprechenden Schiebern zur Aufteilung der Zuschlagstoffe auf die einzelnen Zugabeeinrichtungen zugeordnet. Darüber hinaus ist durch eine gestrichelte Leitung 23 angedeutet, daß beiden Zugabeeinrichtungen verschiedene Zuschlagstoffe zugeführt werden können.

[0024] Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen ist es bei der Verarbeitung von bestimmten Stoffen ausreichend, nur der Zerkleinerungseinrichtung einen Gasstrom zur Abführung der Mahlwärme zuzuführen. Als Beispiel läßt sich für diesen Fall die Zerkleinerung von Kautschuk in Schneidmühlen anführen, bei der dann zur Vermeidung des Verklebens im zerkleinerten Zustand dem Kautschuk vor der Schneidmühle Talkum beigemischt wird.

[0025] Das Verfahrensprinzip ist aber auch für alle anderen Kaltmahlsysteme und unter Einsatz anderer Kühlmedien, wie z.B. Kaltluft oder CO₂, anwendbar.

Ansprüche

1. Verfahren zum Zerkleinern von Stoffen bei tiefen Temperaturen, bei dem das Mahlgut vor und/oder in der Zerkleinerungseinrichtung mit Hilfe eines tiefkalten Kühlgases gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut vor dem Zerkleinerungsvorgang und/oder während des Zerkleinerungsvorganges Zuschlagstoffe beigemengt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimengung der Zuschlagstoffe zumindest teilweise während des Kühlvorganges des Mahlgutes durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Mahlgut mit Hilfe eines Fördergasstromes durch die Zerkleinerungseinrichtung transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimengung der Zuschlagsstoffe zumindest teilweise durch Aufgabe der Zuschlagstoffe in den Fördergasstrom durchgeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer von Kühlgas durchströmten oder verflüssigtes Kühlgas enthaltenden Kühleinrichtung, einer Zerkleinerungseinrichtung und einem der Zerkleinerungseinrichtung nachgeschalteten Sammelbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühleinrichtung (2) und/oder der Zerkleinerungseinrichtung (1) eine Zugabeeinrichtung (18, 19) für die Zuschlagstoffe zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnete daß die Zugabeeinrichtung (18) an der Gutaufgabeeinrichtung (3) der Kühleinrichtung (2) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (2) als Förderschnecke ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 mit einer an die Zerkleinerungseinrichtung angeschlossenen Fördergasleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabeeinrichtung (19) in der Fördergasleitung (12) vor der Zerkleinerungseinrichtung (1) angeordnet ist.

Zeichnung