Vorrichtung und Verfahren zur Einspeisung von feuchten und/oder klebrigen Produkten, insbesondere Zellulose, in eine Luftwirbelmühle

Die Mahltrocknung von Methylzellulose auf Luftwirbelmühlen vom Typ ULTRAROTOR ist aus der EP 1 082 174 Bl bekannt. Bei den Produkten handelt es sich hauptsächlich um Methylzellulose (auch Zelluloseäther genannt) und ähnliche Produkte, beispielsweise Carboxy-Methylzellulose (CMC) sowie weitere zelluloseähnliche Produkte.

üblicherweise kommt die Zellulose aus einem Granulator oder ähnlichem Aggregat, in dem sie auf Feuchtigkeiten zwischen 40% und 75% vorgemischt ist. In diesem Zustand ist sie äußerst klebrig, so dass ihre Einspeisung in die Luftwirbelmühle zwecks Zerkleinerung und gleichzeitiger Trocknung mit Schwierigkeiten verbunden ist.

Generell sind bei Luftwirbelmühlen vom Typ ULTRA-ROTOR zwei Einspeisevarianten bekannt:

- Einspeisung per Schnecke direkt in den Mahlraum: Diese Art der Einspeisung ist immer wieder etwas unregelmäßig, da das Produkt unregelmäßig von der vorherigen Prozessstufe kommt und die Schnecke in der Regel so ausgelegt ist, dass sie jedes ankommende Produkt sofort in den Mahlraum bringt. Daraus resultieren Schwankungen in der Stromaufnahme des ULTRA-ROTORS und damit auch partiell hohe Belastungen, im Extremfall sogar überlastungen der Mühle, sowie starke Temperaturschwankungen. Entsprechend fällt das Endprodukt aus. Da die Mühle mal mehr und mal weniger gefüllt ist, ist das Endprodukt nicht homogen in der Partikelgrößenverteilung.

- Einspeisung per Schnecke, Schleuse oder anderen Dosierapparaten in den Luftan- saug: Diese Art der Einspeisung gleicht zwar über den längeren Weg Schwankungen in der Materialmenge zum Teil aus, hat jedoch den Nachteil, dass das nasse und klebrige Produkt ggf. im Ansaugkanal oder auch um die Welle herum im Fußraum des Ultra-Rotors haften bleibt, Verklebungen, ggf. auch Verstopfungen bildet und damit bei der Mühle von Zeit zu Zeit einen Stillstand verursacht, da dieser Raum nur bei Stillstand manuell gereinigt werden kann.

Nach der Zerkleinerung und Trocknung in der Luftwirbelmühle wird die Zellulose über einen Filter-Zyklon ausgeschieden: Das Ergebnis ist ein rieselfähiges Produkt in Korngrößen zwischen 20μ und 500μ und mit Schüttgewichten zwischen 200 g/l und 400 g/l. Schwierig ist es, Schüttgewichte von deutlich über 300 g/l oder gar 400 g/l zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren nach der Erfindung derart zu gestalten, dass verbesserte Produkteigenschaften erzielt werden können und die geschilderten Schwierigkeiten bei der Einspeisung des der Mahltrocknung zu unterwerfenden Produkts nicht mehr auftreten.

Durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche werden diese Aufgabe gelöst und weitere Verbesserungen bei der Mahltrocknung von Zellulose auf Luftwirbelmühlen vom Typ ULTRA-ROTOR erzielt. Im Vergleich zu den vorbekannten Einspeisevarianten ist die erfindungs gemäße Lösung einfacher und wartungsärmer. Sie kann ohne aufwendige Maßnahmen explosionsstoßfest z.B. bis 10 bar durch die Wahl geeigneter Wandstärken und Bauteile - ausgebildet werden. Schließlich hat die erfindungsgemäße Einspeisemethode den überraschenden Effekt, dass beim Endprodukt Schüttgewichte von deutlich über 400 g/l erreicht werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

- Figuren 1 und 2 zwei Ansichten einer Luftwirbelmühle, die mit dem erfindungsgemäßen Einspeisemodul ausgerüstet ist,

- Figur 3 einen Längsschnitt und Figur 4 einen Querschnitt durch das Einspeisemodul sowie

- Figur 5 einen Schnitt durch den Schneckenförderer des Einspeisemoduls.

In den Figuren sind die Luftwirbelmühle mit 1, ihr Antriebsmotor mit 2, das Einspeisemodul mit 3 und der Schneckenförderer mit 4 bezeichnet.

Das stark schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 zeigt, dass der Schneckenförderer 4 etwas erhöht an die Luftwirbelmühle 1 angeflanscht ist. Unterhalb des Produkteintritts 5 befindet sich ein weiterer Anschlussstutzen 6, über den Gase, z.B. erhitzte Luft, zugeführt wird. Der sich um die Längsachse 7 der Mühle 1 drehende Rotor ist mit 8, ihr Auslass mit 9 bezeichnet.

Bestandteil des Einspeisemoduls 3 ist der Behälter 10, der mit zwei Antrieben 11 und 12 ausgerüstet ist. Einer der Antriebe (11) treibt ein Rührwerk 13, der zweite die Schnecke 14 des Schneckenförderers 4 an. Der Schneckenzylinder des Schneckenförderers ist mit 15 bezeichnet. Die Figuren 1 und 2 lassen erkennen, dass sich im Bereich des Produkteintritts 5 in die Mühle 1 eine Lochplatte 16 befindet, auf die im einzelnen weiter unten noch eingegangen wird.

Bestandteile des Rührwerkes 13 im Einspeisemodul 3 (Figuren 3 und 4) sind drei (oder auch mehr oder weniger) vorzugsweise dreiflügelige gegenseitig versetzt angeordnete Rührflügel 17, 18, 19, die vom Antriebsmotor 11 über die Welle 21 mit der Drehachse 22 angetrieben werden. Der Schneckenförderer 4 erstreckt sich im wesentlichen horizontal unterhalb des Bodens 23 des Einspeisemoduls 3.

über eine lang gestreckte öffnung 24 im Boden 23 steht der Innenraum des Behälters 10 mit dem Innenraum des Schneckenförderers 4 in Verbindung. Schneckenförderer 4 und Verbindungsöffnung 24 sind derart seitlich von der Achse 22 des Moduls 3 angeordnet, dass sie sich im wesentlichen im Außenbereich der Rührflügel 17 bis 19 befinden.

Während des Betriebs wird der Behälter 10 des Einspeisemoduls 3 über eine Rohrleitung oder ähnlichem mit dem zu behandelnden Produkt gefüllt. Es gelangt in den Wirkungsbereich des Rührwerks 13, dessen Rührflügel unterschiedliche Aufgaben haben. Die Rührflügelblätter oberer Rührflügel 17, 18 haben eine derartige Flügelstellung und/oder einen derartigen Flügelquerschnitt, dass sie auf das Produkt eine nach oben gerichtete Kraftkomponente ausüben und damit das Produkt auflockern. Die Rührflügelblätter eines oder mehrerer unterer Rührflügel 19 sind in ihrem achsnahen Bereich 26 ähnlich gestaltet. In ihrem äußeren Bereich 27 sind sie derart ausgebildet, dass sie eine nach unten gerichtete Kraftkomponente auf das Produkt ausüben. Die sichere und im wesentlichen gleichmäßige Befüllung des Schneckenförderers 4 durch die öffnung 24 wird dadurch sichergestellt. Die Drehrichtung des Rührwerks 13 ist so gewählt (Pfeil 28), dass sich der äußere Flügelabschnitt 27 des unteren Rührflügels 19 in Förderrichtung (Pfeil 30) des Schneckenförderers 4 bewegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind - wie in den Figuren dargestellt - drei jeweils dreiflügelige Rührflügel vorgesehen, von denen die beiden oberen das Produkt auflockern und der untere der verbesserten Befüllung des Schneckenförderers 4 durch die öffnung 24 dient.

über die Förderschnecke 4 gelangt das Produkt in den Mahlraum der Luftwirbelmühle 1. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Innenseite des Schneckenzylinders 15 mit mehreren, im wesentlichen gleichmäßig über den Innenumfang verteilt angeordneten, sich längs erstreckenden, im Querschnitt etwa rechteckigen Vorsprüngen ausgerüstet. Es handelt sich um Leisten 29 (vgl. insbesondere Figur 5), die z.B durch Schweißen auf der Innenwand des Schneckenzylinders 15 fixiert sind. überraschenderweise verbessert diese Maßnahme die Förderung von feuchten und klebrigen Ausgangsprodukten und verhindert das Festsetzen der Schnecke 14.

Zweckmäßig enden die Leisten 29 erst unmittelbar vor der Lochscheibe 16, so dass eine sichere und störungsfreie Förderung und Verdichtung des Produkts bis zur Luftwirbelmühle 1 erfolgt. Figur 4 zeigt einen nur teilweise dargestellten Rohrabschnitt 31, der an den Schneckenzylinder 15 angeflanscht ist und über den das Produkt in die Luftwirbelmühle 1 gelangt. In diesem Rohrabschnitt 31 setzen sich die Leisten 29 bis zur in Figur 4 nicht dargestellten Lochscheibe 16 fort. Durch die Bohrungen in der Lochscheibe 16, welche zweckmäßig einen Durchmesser von 5 bis 20 mm, vorzugsweise etwa 10 mm, haben, tritt das Produkt wie Extrudate oder Teigwaren kontinuierlich in Form von verdichteten Strängen heraus.

Unmittelbar hinter der Lochscheibe 16 befindet sich der Mahlraum der Luftwirbelmühle 1. Die in den Mahlraum eintretenden Produktstränge werden kontinuierlich von den Mahlplatten des Rotors 8 abgeschnitten, kommen mit den bei 6 eintretenden Gasen in Kontakt und werden auf dem Weg zum Auslass 9 zerkleinert und getrocknet.

Zusammenfassend erlaubt das erfindungsgemäße Einspeisemodul eine gleichmäßige und weitestgehend störungsfreie Zuführung selbst besonders leichter Produkte, z.B. Zellulose mit weniger als lOOg/1, in den Mahlraum einer Luftwirbelmühle. Generell hätte man erwarten können, dass feuchte und klebrige Produkte dieser Art mit einem Modul der beschriebenen Art nicht ohne Probleme über einen Schneckenförderer mit relativ kleinem Förderquerschnitt (80 bis 200 mm, vorzugsweise 140 bis 160 mm) in die Mühle transportiert werden können. Aufwendige Versuche insbesondere zur Gestaltung des Rührwerks 13 haben auftretende Schwierigkeiten mehr und mehr beseitigt. Das Rührwerk 13 bewirkt einerseits eine Auflockerung des Ausgangsproduktes und andererseits eine vollständige vom Eigendruck des Produkts nicht mehr abhängige Füllung des Schneckenförderers 4. Im Schneckenförderer verdichtet, tritt das Produkt gleichmäßig in den Mahlraum der Mühle 1 ein. Ein äußerst ruhiger Lauf des Rotors 8 bei gleichzeitig hohem Füllungsgrad der Mühle 1 werden erreicht. Insgesamt trägt das erfindungsgemäße Einspeisemodul maßgeblich dazu bei, dass der gesamte Zuführungs-, Mahl- und Trocknungsprozess kontinuierlich abläuft. Bei allen Antriebsmotoren, insbesondere beim Antrieb des Mühlenrotors 8, kommt es nicht mehr zu den bisher hohen Belastungsschwankungen.