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Vorrichtung zum kontinuierlichen Zerteilen von in einer
Flüssigkeit suspendiertem Gut
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Zerteilen von in einer Flüssigkeit sus- pendiertem Gut, bestehend aus einem stehenden, zylindrischen Mahlgefäss, welches mit sphärischen
Mahlkörpern der gleichen Grösse gefüllt ist und einem um eine lotrechte Achse umlaufenden, zentralen Rührwerk, an dessen Welle Rührarm über die ganze Länge gleichmässig verteilt, vorzugsweise paarweise übereinander angeordnet sind, die sich waagrecht von der Welle bis nahe an die Behälterwand erstrek- ken.
Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das verhältnis der Höhe des zylindrischen Mahlgefässes zum Querschnitt mindestens 4 : 1 beträgt und dass ein Zufluss für das zu zerteilende bzw. ein Abfluss für das zerteilte Gut in an sich bekannter Weise am Boden bzw. am Kopf des Mahlzylinders vorgesehen ist.
Es sind Verfahren zum Dispergieren von Stoffen in Flüssigkeiten, in denen sie schwer oder praktisch unlöslich sind, bekannt, bei denen der zu dispergierende, bereits möglichst fein verteilte Stoff, in mit der Dispersionsflüssigkeit vermischtem Zustand, im Bedarfsfall unter Zusatz von Schutzkolloiden bzw. von die Dispersion fördernden Stoffen, mit abgerundeten harten Mahlkörpern bis zur Erzielung der gewünschen Dispersionsfeinheit durchgerührt wird, wobei die dem Vermahlen unterworfene Trübe im ständigen Kreislauf durch den Mahlraum und einen ausserhalb des Mahlraum liegenden Kühler gefuhrt wird.
Bei solchen Mahlverfahren wird-die Aufschlämmung fortlaufend in der Nähe des Bodens eingeführt und oberhalb der Mahlkörperführung abgeführt.
Es hat sich nun gezeigt, dass beim Betrieb einer derartigen Mahlvorrichtung darauf geachtet werden muss, dass in der zu zerteilenden Trübe nur eine laminare Strömung auftritt, so dass praktisch jede Mischung der einzelnen Raumteile in der Trübe senkrecht zur Strömungsrichtung vermieden und unterdrückt wird.
Erreicht wird dieser Effekt dadurch, dass die Längsachse des Mahlzylinders gegenüber dessen Druchmesser verhältnismässig gross gehalten wird und dass die Rührarm gleichmässig über die gesamte Länge der Achse des Rührwerks verteilt sind.
Endlich muss beim Betrieb die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension durch die Mahlzylinder gleichmässig sein. Die Bedingung, dass die Höhe des Mahlzylinders gegenüber dem Durchmesser gross zu bemessen ist, soll im Sinne der Erfindung verhindern, dass Unregelmässigkeiten, die am Boden und am Deckel auftreten, einen Einfluss auf die laminare Strömung ausüben. Dies wird dadurch erreicht, dass das Verhältnis der Höhe des Zylinders zum Durchmesser mindestens 4 : 1 beträgt.
Das zu behandelnde Material bewegt sich durch die Vorrichtung ohne oder mit minimaler Vermischung.
Das zu behandelnde Gut wird durch den Mahlraum mittels Pumpen, die einen gleichmässig hydraulischen Druck über das gesamte Volumen ausüben, hindurchgeführt.
Die verschiedenen Wege durch die Vorrichtung sollen zwischen dem Zufluss und dem Abfluss me-
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chanisch und geometrisch annähernd gleich sein ; man könnte also z. B. Mahlbehälter mit grossem Innendurchmesser nicht verwenden, da auf. dem der Peripherie naheliegendem Weg eine grössere Bewegung stattfinden würde, als auf dem der Mitte naheliegenden.'
Der vertikale Mahlzylinder enthält zahlreiche, vorzugsweise sphärische Mahlkörper, gleichen Durchmessers. Diese können, solange die Mahlkörper noch mechanisch wirksam sind, sehr klein sein und vom Endprodukt leicht getrennt werden ; sie können auch grösser sein, solange sie die optimale statistische Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Zusammenstösse mit andern Elementen während der Mahloperation gewährleisten.
Sie können aus Stahl, Wolframkarbid, Keramik oder auch aus andern Naturstoffen, wie Kiesel bestehen und müssen gegen jegliche vorhandene chemische Stoffe widerstandsfähig sein. Vorzugsweise haben sie ein verhältnismässig hohes spezifisches Gewicht, um einen Impetus erzeugen zu können, wenn sie während der Mahloperation miteinander in Berührung kommen ; in andern Fällen wird ein leichterer Stoff bevorzugt.
EMI2.1
EMI2.2
<tb>
<tb> Flint <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> cm <SEP> bis <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> cm
<tb> Stahl <SEP> oder <SEP> andere <SEP> Metalle <SEP> 0,025 <SEP> cm <SEP> bis <SEP> l, <SEP> 6 <SEP> cm
<tb> Keramik <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> cm <SEP> bis <SEP> 1 <SEP> cm
<tb>
Die Wahl wird je nach der zu erfolgenden Behandlung getroffen.
Zum Beispiel verwendet man. um grobe Kohle zu einer Feinheit von 0, 075 mm zu mahlen, vorzugsweise Stahlkugeln mit einem Durchmesser von l, 6 cm. Zur Zerkleinerung von Titandioxyddispersion zu einer Feinheit von 325 Maschen
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verwendet man vorzugsweise Keramikkugeln mit einem Durchmesser von 0, 3 cm. Die Erfindung ist nicht auf vorstehende Beispiele beschränkt, da Mahlkörper anderer Zusammensetzung innerhalb der angegebe- nen Grössenbereiche verwendet werden können.
Weiters können verschiedene Arten von Ein-und Abflüssen verwendet werden, und das Sieb 7 kann in i jeder geeigneten Weise, z. B. senkrecht. angeordnet sein, mit einem Überlauf über alle oberen Kanten des Behälters.
Das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser des Behälters. das in der Zeichnung 4 : 1 beträgt, kann innerhalb eines gewissen Bereiches verändert werden. Es soll so beschaffen sein, dass die Tendenz der
Flüssigkeit zum inneren Umlauf in Abwärtsrichtung in der Mitte des Behälters und die Wände hinauf ver- hindert wird, da ein solcher Umlauf eine seitliche Strömung erzeugt, die unerwünscht ist. Der Durch- messer kann je nach der Produktionsgeschwindigkeit im Verhältnis zu der zu erreichenden Feinheit ge- ändert werden. Behälter mit einer Höhe, die ein Fünf-. Sechs- oder Mehrfaches des Durchmessers beträgt, können auch gleichfalls verwendet werden, hingegen kann die Höhe nur das Dreifache des Durchmessers oder weniger betragen.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen Verfahren, die mit Stoffen von sehr verschiedenen
Zusammensetzungen durchgeführt werden : Beispiel l : Weisse Grundfarbe :
EMI3.1
<tb>
<tb> Titandioxyd <SEP> 23 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Calciumcarbonat <SEP> 21 <SEP>
<tb> Calciumsilikat <SEP> und
<tb> Magnesiumsilikat <SEP> 7, <SEP> 5"" <SEP>
<tb> Lack <SEP> (35-60No <SEP> Feststoffgehalt) <SEP> 36, <SEP> 5 <SEP> " <SEP> " <SEP>
<tb> Petroleumverdünnungsmittel <SEP> 12"" <SEP>
<tb>
EMI3.2
reitet. Obgleich das Fassungsvermögen des leeren Behälter3. das einen Durchmesser von 25, 4 cm und eine Höhe von l, 02 m hat, 52. 2 1 wäre, betrug das totale Volumen abzüglich das Volumen des Rf1hr.. werks und der Rührkörper 17, 21.
Die Geschwindigkeit des Rührwerkes betrug ungefähr 180 Umdr/min, und die Mischung der oben angegebenen Zusammensetzung wurde auf solche Weise durch die Vorrichtung geleitet, dass die Verweilzeit innerhalb der Vorrichtung ungefähr 6 min betrug. Während dieser Zeit wurden die Teilchen von 0 bis 0. 007 mm Feinheit gemahlen. Zur Anwendung gelangten Porzellankugeln mit einem Durchmesser von 0, 5 cm.
In einer üblichen Kugelmühle mit Kieselsteinmahlkörpern wären 16 Stunden notwendig, um zu dem gleichen Ergebnis zu gelangen.
Beispiel 2 : Schwarze Alkydharzmischung :
EMI3.3
<tb>
<tb> Kohlenschwärze <SEP> 28 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Alkydharz <SEP> (auf <SEP> nicht <SEP> flüchtiger <SEP> Grundlage) <SEP> 14""
<tb> Xylol <SEP> 58 <SEP> It <SEP> " <SEP>
<tb>
EMI3.4
weilzeit 4 min und 45 sec betrug. Als Mahlkörper wurden Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 0,5 cm verwendet. Die Geschwindigkeit des Rührwerkes betrug 180 Umdr/min.
Bei einer gewöhnlichen Kugelmühle mit Stahlkugeln wären 16 Stunden notwendig, für eine Kolloidmühle derselben Grösse, wie in Beispiel 1 erwähnt, unter Verwendung von Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 0, 5 cm wären 2 Stunden notwendig.
Beispiel3 :Chromgrünealkydharzmischung;
EMI3.5
<tb>
<tb> Chromgrüner <SEP> Pigmentfarbstoff <SEP> 60 <SEP> Gew.-Teile
<tb> Alkydharz <SEP> 10"
<tb> - <SEP> Xylol <SEP> 30" <SEP>
<tb>
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Das Material wurde in derselben Weise, wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben, verarbeitet, aber zu einer Feinheit von 0, 025 mm gemahlen.
Bei Verwendung von Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 0, 5 cm in der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung war eine Verweilzeit im Behälter von 20 min erforderlich. Die Geschwindigkeit des Rührwerkes betrug. 180 Umdr/min.
In jedem der vorstehenden Beispiele wurden die Stoffe von 0. 1 mm auf die oben angegebenen Feinheiten verringert. Die Pigmente. hatten ganz verschiedene Zusammensetzung. Ebenso können andere Stoffe mit sehr verschiedenen Eigenschaften in ähnlicher Weise in andern Flüssigkeiten gemahlen und die gemahlenen Stoffe von den Flüssigkeiten vor Gebrauch getrennt werden. Das Verfahren kann daher zur Herstellung von Malfarben, Lacken und andern fein gemahlenen Stoffen verwendet werden.