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Kontinuierliches Verfahren und Vorrichtung zum Desagglomerieren und Dispergieren von feinteiligen Feststoffen in Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft das Desagglomerieren und Dispergieren von feinteiligen Feststoffen in Flüssigkeiten und eignet sich insbesondere zum Dispergieren von Pigmenten od. dgl. in filmbildenden Mate-
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industriellen Verwendung und für andere Zwecke. Die Erfindung ist ferner in der Herstellung von Tinte, Tusche, Druckfarben und Farbstoffen sowie in andern Fällen anwendbar, in denen im Zuge der Herstellung des Endproduktes, besonders von Pasten, sehr viskosen Produkten und thixotropen Produkten, ein Mahlvorgang durchzuführen ist.
Zur Herstellung von Oberflächenüberzugsstoffen für Kraftfahrzeuge, industrielle u. ähnl. Zwecke, für die eine hohe Mahlfeinheit erwünscht ist, wird jetzt ein als Sandmahlen bezeichnetes Verfahren angewendet. Dieses Verfahren ist jedoch verhältnismässig wenig zur Herstellung von Oberflächenüberzugsmitteln, wie z. B. für den Aussenanstrich von Häusern od. dgl., angewendet worden, bei denen eine geringere Mahlfeinheit, aber eine hohe Produktionsleistung gefordert werden. Es ist ferner bekannt, dass eine Aufschlämmung hoher Viskosität oder eine pastöse oder thixotrope Masse in diesem Verfahren nur nach beträchtlichem Experimentieren zwecks Bestimmung der Zusammensetzung und der Arbeitsbedingungen ohne weiteres manipuliert werden kann.
Das in der USA-Patentschrift Nr. 2, 581, 414 beschriebene Verfahren und die dort ebenfalls beschriebene Vorrichtung zum Sandmahlen sehen vor, dass eine Flüssigkeit und ein darin zu dispergierender feinteiliger Feststoff in einem solchen Mass in Sand bewegt werden, dass eine ganz einheitliche Dispergierung des feinteiligen Feststoffes in der Flüssigkeit gewährleistet wird, worauf die in der Flüssigkeit erhaltene Dispersion von dem Sand getrennt wird.
Dieses Verfahren und diese Vorrichtung sind zwar unter dem Namen Sandmahlverfahren bzw. Sandmahlvorrichtung bekanntgeworden, doch ist auch bekannt, dass andere, gleichwertige Mahlmedien verwendet werden können, beispielsweise Glas- oder Kunststoffperlen. Jedes sandartige Medium kann daher zu demselben Zweck verwendet werden wie der Sand selbst. Die Bewegung wird durch Rührorgane bewirkt, die eine solche Geschwindigkeit haben, dass die aus sandartigen Teilchen, dem feinteiligen Feststoff und der Flüssigkeit bestehende Masse besonders in dem Bereich, in dem die Dispergierung erfolgt, in Strömungsbewegung gehalten wird.
In der Vorrichtung nach der vorgenannten Patentschrift haben sich flache Kreisscheiben als die am besten geeigneten Rührorgane erwiesen. Die Drehung dieser Scheiben bewirkt zusammen mit der Fliessfähigkeit der aus den sandartigen Teilchen, dem feinteiligen Feststoff und der Flüssigkeit bestehenden Masse, dass das System derart in Bewegung gehalten wird, dass ein ziemlich einheitliches Gemisch von jeder Seite jedes Rührorgans ständig auswärts zur Behälterwand, dann aufwärts, abwärts und zurück zur Rührorganwelle zirkuliert, so dass zwei allgemein kreisringförmige Strömungen entstehen, von denen je-
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de in der Nähe der genannten Welle einen zentralen Wirbel besitzt.
Das Desagglomerieren und Dispergieren erfolgt in dem oberhalb und unterhalb der Oberflächen der Scheiben gelegenen Bereich der stärksten Bewegung, in dem in der durch die Drehung des Rührorgans geschaffenen Masse eine unterschiedliche Bewegung vorhanden ist.
Eine Vorrichtung zur zweckmässigen Durchführung eines derartigen Sandmahlverfahrens ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 855, 156 geoffenbart. Nach dieser Patentschrift wird ein stehendes, hohlzylindrisches Gefäss verwendet, in das die sandartigen Teilchen eingeführt werden und in das am Boden oder in der Nähe des Bodens des Gefässes eine Aufschlämmung eines feinteiligen Feststoffes in einer Flüssigkeit hineingedrückt wird. Die Aufschlämmung und die sandartigen Teilchen werden mittels einer rotierenden Welle, die sich allgemein längs der Vertikalachse des Gefässes abwärts in dieses erstreckt, und geeigneter, zweckmässig ringförmiger Rührorgane, die in Abständen auf der Welle montiert sind, in Bewegung versetzt. Oben auf dem Gefäss ist ein mit dessen Innenwand fluchtendes zylindrisches Sieb montiert.
Durch dieses Sieb und den von ihm umschlossenen Raum erstreckt sich die genannte Welle, auf der in dem genannten Raum Rührorgane montiert sind. Normalerweise bewirkt die Vorrichtung die Erzeugung einer gleichförmigen Dispersion der Bestandteile der Aufschlämmung, wobei diese Dispersion von dem Siebraum abgezogen werden kann. Die Maschen des Siebes sind so gross, dass die Dispersion ohne weiteres hindurchtreten kann, während gleichzeitig die sandartigen Teile abgetrennt werden und in der Vorrichtung verbleiben.
Bei allen Varianten des Sandmahlverfahrens sind mindestens zwei Schritte vorgesehen, von denen der eine im Desagglomerieren oder Dispergieren des feinteiligen Feststoffes in der Flüssigkeit und der andere in dem Abtrennen der behandelten festen und flüssigen Komponente von den sandartigen Teilchen besteht. In einem kontinuierlichen Verfahren werden diese beiden Schritte in Bewegungszonen durchgeführt.
Vorzugsweise befinden sich die beiden Zonen zwar in derselben Vorrichtung, doch ist dies nicht notwendig, da jede Zone auch in einem eigenen Gefäss oder Behälter vorgesehen sein kann.
Durch das in der genannten Patentschrift beschriebene Sandmahlen wird der feinteilige Feststoff in seine kleinsten Teilchen desagglomeriert und werden diese in der Flüssigkeit dispergiert, so dass das Verfahren sehr zur Herstellung von Produkten geeignet ist, in denen eine hohe Mahlfeinheit erwünscht ist.
Das bisher angewendete Verfahren hat bei sehr viskosen Aufschlämmungen oder pastösen Gemischenoder thixotropen Gemischen nicht vollständig befriedigt, und es sind darüber hinaus nur einige der genannten Aufschlämmungen oder Gemische mit Erfolg verarbeitet worden, wobei eine sorgfältige Wahl der Zusammensetzung und der Einstellung des Sandmahlverfahrens erforderlich war.
Die Erfindung schafft nun ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung desselben, die nicht nur zur Behandlung der üblichen Gemische geeignet sind, sondern auch mit Erfolg zur Behandlung von sehr viskosen Aufschlämmungen, pastösen Gemischen und thixotropen Gemischen verwendet werden können.
Das Verfahren und die Vorrichtung zeichnen sich daher durch grössere Vielseitigkeit aus. Die Erfindung schafft ein kontinuierliches Verfahren zum Desagglomerieren und Dispergieren von feinteiligen Feststoffen in Flüssigkeiten, indem ein Gemisch derselben durch ein System geführt wird, in welchem der Feststoff mit sandartigen Teilchen in wenigstens zwei Zonen in fliessfähigem Zustand bewegt wird, u. zw. in einer Dispergierungszone und in einer Siebzone zum Abtrennen des in Flüssigkeit dispergierten Feststoffes von den sandartigen Teilchen, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die maximale Grösse der örtlichen Bewegungskräfte in der Siebzone grösser ist als die der entsprechenden Bewegungskräfte in der Dispergierungszone.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in einer Vorrichtung durchgeführt werden, die ähnlich konstruiert ist wie die in den USA-Patentschriften Nr. 2,581, 414 und Nr. 2, 855, 156 geoffenbarte, in denen flache, scheibenförmige Rührorgane, u. zw. entweder volle Scheiben oder Ringscheiben mit Speichen oder eine Kombination derselben verwendet werden, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Rührorgane in der Siebzone über die Umfangsgeschwindigkeit der Rührorgane in der Dispergierungszone hinaus erhöht wird. Vorzugsweise wird die Umfangsgeschwindigkeit um mindestens etwa 15% erhöht.
Diese Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit kann durch Erhöhung der Drehzahl der Rührorgane in der Siebzone oder durch Erhöhung des Durchmessers der Rührorgane in der Siebzone bei gleicher Drehzahl der Rührorgane in beiden Zonen oder auf jede andere geeignete Weise bewirkt werden.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei werden Ringscheiben mit Speichen verwendet, während auch volle, ebene Scheiben allein oder in Kombination mit Ringscheiben mit Speichen verwendet werden können, besonders in den Vorrichtungen mit kleinerer Kapazität. In den Zeichnungen sind die Scheiben vorzugsweise so auf der Welle befestigt, dass sich die Speichen abwärts zu der Welle hin erstrecken. Mit nied-
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rigerem Wirkungsgrad arbeitet die Vorrichtung jedoch auch, wenn sich die Speichen aufwärts zu der Welle hin erstrecken. Dies gilt besonders für die in der Siebzone befindlichen Scheiben.
Die Beschreibung und die Zeichnungen betreffen eine beispielsweise Ausführungsform und das Prinzip der Erfindung, wobei jedoch der Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens unter Anwendung desselben oder äquivalenter Prinzipien andere Ausführungsformen schaffen kann.
In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 im Schaubild eine erfindungsgemässe Vorrichtung, Fig. 2 in einem vergrösserten Vertikalschnitt den oberen Teil des Mischgefässes und des siebumschlossenen Raumes der Vorrichtung, Fig. 2a eine Variante der Ausführungsform von Fig. 2 und Fig. 3 eine Ansicht, wobei ein Teil der unteren Wand des Mischgefässes weggebrochen ist und das Gehäuse im oberen Teil der Vorrichtung und die Austrittsrinne im Schnitt dargestellt sind. Fig. 4 zeigt einen Horizontalschnitt im wesentlichen nach der Linie 4 - 4 der Fig. 3 und Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch ein typisches in der Vorrichtung verwendetes Rührorgan.
Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform der Erfindung besitzt eine Grundplatte 10, auf der ein Gestell 11 montiert ist. Vor der Vorderseite des Gestelles 11 ist das aus einem geeigneten Rohrmaterial od. dgl. hergestellte, stehende zylindrische Mischgefäss 12 angeordnet. Der Innendurchmesser und die Länge des Gefässes 12 werden durch das gewünschte Fassungsvermögen der Vorrichtung bestimmt. Das stehende Gefäss 12 ist von einem rohrförmigen Körper oder Mantel 13 umgeben, dessen Durchmesser grösser ist als der Aussendurchmesser des Gefässes 12. Das untere Ende des Körpers 13 ist einwärts gerichtet und durch Schweissen oder auf andere geeignete Weise mit der Aussenwand des Körpers 12 verbunden, u. zw. gemäss Fig. 3 im Abstand von dessen unterem Ende.
An den oberen Enden der Teile 12 und 13 ist ein Ring 14 derart angebracht, dass der obere Randteil des Mantels 13 an dem Aussenumfang des Ringes 14 und der obere Randteil des Gefässes 12 am Innenumfang des Ringes 14 angreift und ihn umgibt. Die oberen Randteile des Mantels 13 bzw. des Gefässes 12 sind mit dem Ring verschweisst oder auf eine andere geeignete Weise mit ihm verbunden.
Die Anordnung ist derart getroffen, dass zwischen dem Gefäss 12 und dem Mantel 13 eine geschlossene Kammer 17 vorhanden ist. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, sind den Mantel 13 durchsetzende Öffnungen 18 und 19 vorgesehen, denen zweckmässig Stützen 20 bzw. 21 zugeordnet sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass Gewindeöffnungen vorgesehen sind, in denen die gewindetragenden Enden von nicht gezeigten Rohren befestigt werden können. Infolge dieser Anordnung kann die Kammer 17 je nach den Erfordernissen des in der Vorrichtung durchzuführenden, nachstehend ausführlicher beschriebenen Vorganges mit einem Heiz- oder einem Kühlmedium gefüllt werden.
Dieses Medium wird in die Kammer entweder über das an den Stützen 20 oder das an den Stützen 21 angeschlossene Rohr eingeleitet und durch das an den andern Stützen angeschlossene Rohr wieder abgezogen, so dass das Medium in der Kammer 17 zirkulieren kann.
An der Vorderseite des Gestelles 11 sind Stützen 22 (Fig. 1) befestigt, die auch mit dem Mantel 13 verbunden sind, so dass diese und das Mischgefäss 12 von dem Gestell 11 auf dessen Vorderseite getragen werden.
Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, endet das untere Ende des Gefässes 12 im Abstand von der Oberseite der Grundplatte 10. Dieses untere Ende des Gefässes 12 ist mit einer Bodenplatte 23 abgeschlossen, die einen aufwärts gerichteten Umfangsflansch besitzt, dessen Innenseite an dem Aussenumfang des Gefässes 12 anliegt, wenn dessen unteres Ende an der Oberseite der Grundplatte 23 anliegt.
Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, greift ein am Umfang der Platte 23 vorgesehener abwärts gerichteter Rand in Kerben ein, die an den oberen Enden von Bunden 24 vorgesehen sind. Am Umfang des Gefässes 12 sind zwischen dessen unterem Ende und seiner Verbindung mit dem Mantel 13 Stützen 25 angeschweisst oder auf andere geeignete Weise befestigt. In den Stützen 25 sind Gewindebolzen 26 drehbar gelagert, die sich durch die Bunde 24 hindurch und mit ihren äusseren En- den über die äusseren Enden der Bunde hinaus erstrecken. Auf den gewindetragenden freien Enden der Gewindebolzen 26 sind Flügelmuttern 27 angeordnet, bei deren Anziehen die Bodenplatte 23 fest gegen das untere Ende des Gefässes 12 geklemmt wird, um ein Lecken aus dem Gefäss zu verhindern.
Zu diesem Zweck greift der Rand der Platte 23 in die Kerbe der Bunde 24 ein.
Im vorliegenden Fall ist in der Mitte der Platte 23 eine Öffnung 28 vorgesehen und an der freiliegenden Fläche der Platte 23 ein Stutzen 29 befestigt, beispielsweise angeschweisst, dessen Ge- windeöffnung mit der Öffnung 28 fluchtet. Wie anschliessend erläutert ist, wird die in der Vorrichtung zu behandelnde Aufschlämmung über ein geeignetes Rohr eingeleitet, das in die Gewindeöffnung des Stutzens 29 eingesetzt wird.
An der Vorderseite des Gestelles 11 sind am oberen Ende desselben in Abständen voneinander La-
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gerkörper 30 und 31 befestigt, in deren Lagern eine vertikale Welle 32 gelagert ist, deren zwischen den Lagern 30 und 31 befindlicher Teil ein Untersetzungsgetriebe 33 durchsetzt und zweckmässig an einem nicht gezeigten Antriebsglied des Untersetzungsgetriebes 33 befestigt ist. Auf der Rückseite des stehenden Gestelles 11 ist ein nicht gezeigter, beispielsweise explosionsgeschützter Elektromotor montiert, dessen Welle sich in das Untersetzungsgetriebe 33 erstreckt und mit einem Element dessel- ben verbunden ist, so dass bei laufendem Motor die Welle 32 mit vorherbestimmter Drehzahl rotiert.
Auf einem sich in das Gefäss 12 erstreckenden Teil der Welle 32 sind mehrere Rührorgane 34 montiert. An dem unteren Ende der Welle 32 ist im Abstand von dem unteren Ende des Gefässes 12 zweckmässig eine Riemenscheibe oder ein anderes Stabilisierungsorgan 35 befestigt, wie dies beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist.
Jedes Rührorgan 34 besitzt einen flachen Ringkörper 36. an dem am Rand der zentralen Öffnung 36 die oberen Enden von Speichen 37 angeschweisst oder auf andere geeignete Weise befestigt sind. Die unteren Enden der schräg abwärts und einwärts gerichteten Speichen sind an einem Bund 38 angeschweisst oder auf andere geeignete Weise daran befestigt, der eine Mittelöffnung hat, die die Welle 32 satt passend aufnimmt, wenn die Rührorgane 34 darauf montiert sind, die mit der Welle mittels Stellschrauben 38 S, Fig. 2 od. dgl., verbunden sind.
Wie am besten aus Fig. 3 zu erkennen ist, befindet sich der Bund 38 des untersten der auf der Welle 32 montierten Rührorgane 34 in geringem Abstand oberhalb des oberen Endes der, wie vorstehend angegeben, im Bereich des unteren Endes der Welle 32 angeordneten Riemenscheibe oder eines andern Stabilisierungsgliedes 35. Jeder Bund 38 der andern Rührorgane ist an der Welle in geringem Abstand oberhalb der Oberseite des Ringes 36 des nächst unterenRührorgans befestigt. Jene Rührorgane 34, die auf dem Teil der Welle 32 montiert sind, die sich durch den Ring 14 und in das Gefäss 12 erstreckt, haben denselben Durchmesser, der so gewählt ist, dass sich der Aussenumfang jedes Ringes 36 im Abstand von der Innenfläche des Gefässes 12 befindet.
Auf dem Ring 14 ist ein Siebkörper 39 montiert. Im oberen Ende des Aussenumfanges des Ringes 14 ist eine Nut 41 ausgebildet, in die der Innenrand des unteren Ringes 40 eingreift. Dieser Innenrand ist auf geeignete Weise in dieser Nut befestigt, um im Betrieb der Vorrichtung eine Verschiebung des Siebkörpers 39 und ein Lecken an diesen Elementen zu verhindern. Der Siebmantel des Siebkörpers 39 wird von zwei im wesentlichen halbkreisförmigen Teilen 42 und 43 gebildet. Die freien vertikalen Ränder des Siebteiles 42 sind mit Platten 44 und 45 verbunden. Die entsprechenden Ränder des Teiles 43 sind mit Platten 46 und 47 verbunden. Die Platten erstrecken sich vom Umfang der Teile 42 und 43 auswärts. Einander benachbarte Flächen der Platten 44 und 46 bzw. 45 und 47 liegen aneinander.
Durch die aneinanderliegenden Platten erstrecken sich Mutterschrauben od. dgl. 48, durch deren Festziehen die Teile 42 und 43 aneinander befestigt werden, so dass ein kreisförmiger Siebmantel 49 gebildet wird.
Wie am besten in Fig. 2 gezeigt ist, weist der Ring 40 in seiner Innenseite eine Nut 50 auf, in die das untere Ende des Siebmantels 49 eingreift. Dieses Ende ist an dem Ring 40 auf geeignete Wei- se befestigt, um eine Trennung des Siebmantels 49 von dem Ring 40 und ein Lecken an diesen Elementen zu verhindern. Am oberen Ende des Siebmantels 49 ist ein Ring 51 montiert, der von den Platten 44, 45, 46 und 47 getragen wird.
Am oberen Ende des siebumschlossenen Raumes ist zweckmässig ein abnehmbarer Deckel C vorgesehen. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, ist dieser Deckel C so gross, dass er nicht nur den siebumschlossenen Bereich, sondern auch die Kammer abdeckt, in die das Behandlungsgut abgegeben wird, wie nachstehend erläutert wird. Der Deckel C wird von zwei ebenen Platten von halbkreisförmiger Umrissform gebildet. Die flachen Ränder dieser Platten liegen über der Mitte des siebumschlossenen Raumes der Vorrichtung aneinander. In jedem der aneinanderliegenden Ränder ist eine halbkreisförmige Öffnung ausgebildet, durch die sich die Welle 32 erstreckt.
Um eine Verschiebung der halbkreisförmigen Teile des Deckels C aus ihrer gewünschten Betriebsstellung zu vermeiden, ist in der Unterseite jedes dieser Teile eine halbkreisförmige Nut ausgebildet, die den Ring 51 und den mit der Innenwand des Ringes verbundenen Teil des Siebes satt umfasst.
Da von Zeit zu Zeit jedoch einer oder beide der Teile des Deckels C abgenommen werden, beispielsweise beim Einfüllen von Sand in die Vorrichtung, hat jeder dieser Teile einen oder mehrere Handgriffe H, um ein Abheben des Deckels C aus seiner Betriebsstellung zu erleichtern.
Der Siebmantel 49 hat einen etwa gleichen Innendurchmesser wie das Mischgefäss 12, wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Im unteren Teil jener Strecke der Welle 32, die sich durch den Siebkörper 39 erstreckt, sind Rührorgane 34A montiert, die ähnlich ausgebildet sind wie die Rührorga-
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ne 34, aber einen grösseren Durchmesser haben als diese. Die Durchmesser der Rührorgane 34A sind vorteilhafterweise um etwa zo vorzugsweise 15 - 250/0, grösser als die der Rührorgane 34.
Eine andere Ausführungsform, die sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, ist in Fig. 2a dargestellt. Hier ist die Welle 32 im Bereich des siebumschlossenen Raumes von einer Hohlwelle 32A umgeben, die die Rührorgane 34A trägt. Die Rührorgane 34A weisen hier einen etwa gleichen Durch- messer wie die Rührorgane 34 auf. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es möglich, die Hohlwelle 32A schneller anzutreiben als die Welle 32 und so im Siebkörper 39, bei etwa gleicher Grösse der Rührorgane 34A und 34, eine Vergrösserung der örtlichen Bewegungskräfte zu erreichen.
Im vorliegenden Fall sind auf der den Siebkörper durchsetzenden Strecke der Welle 32 drei Rührorgane 34A montiert, doch können auf diesem Teil der Welle natürlich auch eine grössere Anzahl von Rührorganen 34A angeordnet sein, während es anderseits in manchen Fällen notwendig sein kann. eine geringere Anzahl von Rührorganen zu verwenden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das oberste Rührorgan 34A in einem solchen Abstand von dem Deckel C anzuordnen, dass zwischen dem Deckel C und dem obersten Rührorgan 34A ein so grosser siebumschlossener Raum vorhanden ist, dass ein verhältnismässig beträchtlicher Teil des sandbeladenenBehandlungsgutes sich oberhalb des obersten Rührorgans 34A ansammeln kann, ohne dass es über den Deckel C hinausgedrückt oder-geschwemmt wird, weil dies, wie vorstehend erläutert wurde, sehr nachteilig ist. Der Siebmantel 49 ist daher so hoch, dass er oberhalb des obersten Rührorgans 34A einen Speicherraum schafft, der so gross ist, dass die einwandfreie Funktion der Vorrichtung gewährleistet wird.
Indem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Siebmantel 49 von einem üblichen Siebgewebe gebildet. Es versteht sich aber, dass das Abtrennen des Sandes auch durch äquivalente Elemente erreicht werden kann. Beispielsweise kann man eine vertikale Wand verwenden, in der in Abständen an geeigneten Stellen Schlitze ausgebildet sind. In jedem Fall muss jedoch das Sieb bzw. die geschlitzte Wand od. dgl. so angeordnet sein, dass die darin vorhandenen Öffnungen kleiner sind als das kleinste der in die Vorrichtung eingebrachten Sandkörner. Dies ist natürlich wichtig, weil der Sieb mantel 49 od. dgl. den Zweck hat, die Sandteilchen von dem Behandlungsgut zu trennen, wenn dieses in den Sammelraum 58 eintritt.
Der Ring 14 und der untere Teil des Siebmantels 49 sind von einem Ringkörper 52 umgeben, der einen so grossen Innendurchmesser hat, dass seine Innenwandung von der Aussenfläche des Ringes 14 und des unteren Teiles des Siebmantels 49 in einem solchen Abstand angeordnet ist, dass ausserhalb des Siebes ein Produktsammelraum erhalten wird.
Der Ringkörper 52 ruht auf der ebenen Oberseite der Winkelstützen 22, die, wie vorstehend erläutert, mit Schrauben 53 an der Vorderseite des Gestelles 11 befestigt sind. In dem Ringkörper 52 ist eine Austrittsrinne 55 vorgesehen, deren freies äusseres Ende vorzugsweise auswärts und abwärts von dem Ringkörper 52 angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 am besten hervorgeht, erstreckt sich die Bodenwand der Austrittsrinne 55 schräg abwärts und auswärts und ist mit einer Öffnung 54 ausgebildet, die die Aussenwandung des Ringes 14 satt passend umgibt. Vorzugsweise sind diese Elemente beispielsweise durch Schweissen miteinander verbunden. Wie ebenfalls aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Austrittsrinne 55 oben offen, so dass sie einen Teil des in der Vorrichtung vorgesehenen Produktsammelraumes bildet.
Am oberen Ende der Vorrichtung ist ein nach unten offener Abschlusskörper 56 vorgesehen, der, wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, eine obere Wand hat, die in der Betriebsstellung des Abschlusskörpers im Abstand über dem Deckel C angeordnet ist. Wie der Deckel C, besteht auch der Abschlusskörper 56 aus zwei halbkreisförmigen Teilen, deren vertikale Ränder aneinanderliegen und in dieser Lage gehalten werden, um ein Lecken aus dem genannten Produktsammelraum 58 zu verhindern. Der Abschlusskörper 56 ist oberhalb des Ringkörpers 52 montiert, und jeder seiner Teile ist so angeordnet, dass eine unbeabsichtigte Verschiebung jedes Teiles desAbschlusskörpers 56 verhindert ist.
Zu diesem Zweck ist an der Aussenwandung jedes der Teile des Abschlusskörpers 56 im Abstand von dem unteren Rand des Teiles ein halbkreisförmiger Flanschkörper 56A angeschweisst oder auf andere geeignete Weise befestigt, der einen abwärtsgerichteten Flanschteil 56B besitzt, dessen Innenfläche in einem solchen Abstand von dem Aussenumfang des unteren Randes jedes Teiles des Abschlusskörpers 56 angeordnet ist, dass in der Betriebsstellung der Teile des Abschlusskörpers 56 der obere Rand des Ringkörpers 52 satt zwischen der Innenfläche der Flansche 56B und dem benachbarten Aussenumfang der Teile des Abschlusskörpers 56 sitzt.
Da es vorteilhaft ist, von Zeit zu Zeit einen oder beide der Teile des Abschlusskörpers 56 aus der Betriebsstellung zu entfemen, sindandiesenTei-
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len Handgriffe 57 vorgesehen, die zur leichteren Entfernung des entsprechenden Teiles aus der Betriebsstellung erfasst werden können. Die Innenfläche jedes Teiles des Abschlusskörpers 56 ist im Abstand von dem Aussenumfang des Siebmantels 49 angeordnet, wodurch ein weiterer Teil des Produktsammelraumes 58 gebildet wird, in den das Produkt durch die Öffnungen des Siebmantels 49 eintritt.
Das aus der Austrittsrinne 55 austretende Behandlungsgut kann in jeder gewünschten Weise gesammelt werden. Zu diesem Zweck kann man vorteilhaft ein oben offenes Sammelgefäss 59 vorsehen, das abnehmbar auf einer Stütze 60 angeordnet ist, die an der Aussenwand des Mantels 13 in einer solchen Stellung befestigt ist, dass sich das offene obere Ende des Gefässes 59 unterhalb des Austrittsendes der Austrittsrinne 55 befindet. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, ein Sammelgefäss 59 mit geschlossenem Boden zu verwenden. In den meisten Fällen wird jedoch im Boden des Gefässes 59 eine Öffnung vorgesehen, die mit der Eintrittsöffnung eines Rohres 61 in Verbindung steht, das in diesem Fall zur Eintrittsöffnung einer Entladepumpe 62 führt.
Die von der Pumpe 62 wegführende Druckleitung 63 kann an eine geeignete Einrichtung zur Speicherung des Behandlungsgutes oder an eine andere geeignete Einrichtung zur Aufnahme und gegebenenfalls zur Weiterbehandlung des Behandlungsgutes angeschlossen sein.
Das Behandlungsgut wird von einem Vormischbehälter oder einer andern geeigneten Einrichtung abgezogen und über eine Rohrleitung 64 zum Eintritt einer Dosierpumpe 65 geführt, an deren Austritt eine Leitung 66 angeschlossen ist, die zu dem Stutzen 29 der Platte 23 führt, so dass die Dosierpumpe 65 das Behandlungsgut in die Vorrichtung hinein und durch sie hindurchdrückt. Die Dosierpumpe 65 kann in üblicher Weise ausgebildet und muss so beschaffen sein, dass ihre Liefermenge zu dem nachstehend beschriebenen Zweck ohne weiteres verstellt werden kann.
Wenn die Bodenplatte 23 am unteren Ende des Mischgefässes 12 befestigt und die Leitung 66 an dem Stutzen 29 angeschlossen ist, kann die Vorrichtung in Betrieb genommen werden. Vor der Inbetriebnahme der Dosierpumpe 65 werden jedoch einer oder beide der Teile des Abschlusskörpers 56 sowie einer oder beide der Teile des Deckels C von der Vorrichtung abgenommen. Dann wird Sand in einer solchen Menge in die Vorrichtung eingebracht, dass er das Mischgefäss 12 fest füllt, mindestens bis in den Bereich des Ringes 14.
Zweckmässig wird in der Vorrichtung "Ottawasand" verwendet, der in der Umgebung von Ottawa, Illinois (USA), gefunden und in der ASTM-Norm C-190 als Normprüfsand für Betonprüfungen bezeichnet wird. Dieser Sand zeichnet sich durch einen hohen Kieselsäuregehalt (99% oder mehr) aus ; im wesentlichen sind alle seine Teilchen Einzelkristalle oder Teile derselben ; er ist praktisch frei vonAgglo- meraten oder Gruppen von Kristallen, die durch Fremdstoffe miteinander verkittet sind ; die einzelnen Teilchen haben abgerundete Ränder. Gewöhnlich wird Ottawasand mit einer Siebgrösse von 0, 59 bis 0, 84 mm verwendet. In manchen Fällen kann man jedoch auch Sand mit einer Siebgrösse bis zu 2,00 mm bzw. bis zu etwa 0, 42 mm verwenden.
Die Verwendung eines derartigen Sandes zum Sandmahlen bei der Herstellung von Oberflächenanstrichstoffen für Kraftfahrzeuge, industrielle Zwecke od. dgl. sowie von Hausanstrichstoffen und Anstrichstoffen für architektonische Zwecke od. dgl. ist allgemein üblich.
Wie in der vorstehend genannten USA-Patentschrift Nr. 2, 581, 414 erläutert ist, kann man auch sandartige Teilchen verwenden, z. B. Perlen aus Glas und bestimmten Kunststoffen in der Korn- oder Siebgrösse des Ottawasandes entsprechenden Teilchengrössen, sofern diese Perlen hart und relativ unzerreibbar und gegenüber dem Behandlungsgut inert sind. Daher wird die Bezeichnung Sand hier im weitesten Sinne verwendet und umfasst die verschiedenartigsten Mahlmedien, z. B. die vorstehend angegebenen.
Der Siebkörper 39 ist so ausgebildet, angeordnet und montiert, dass ein Austritt des Behandlungsgutes nur durch den Siebmantel 49 hindurch erfolgen kann. Die Grösse der Sieböffnungen muss natürlich im Hinblick auf die Korngrösse der in das Mischgefäss 12 eingeführten Sandteilchen gewählt werden. Wenn beispielsweise Sand mit einer Siebgrösse von 0,59 bis 0,84 mm verwendet wird, kann man ein Normalsieb, das Öffnungen von 0, 35 mm hat, verwenden. Auf jeden Fall müssen die Sieböffnungen im Hinblick auf die Teilchengrösse des Sandes so gewählt werden, dass das Behandlungsgut frei durch die Sieböffnungen hindurchtreten kann, während der Sand abgetrennt wird und in der Vorrichtungverbleibt.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung kann in gleicher Weise verwendet werden wie die in der vorstehend genannten USA-Patentschrift Nr. 2, 855, 156 beschriebene Vorrichtung, insbesonderezurHer- stellung von Oberflächenüberzugsstoffen hoher Mahlfeinheit. Beispielsweise kann man in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung gemäss den Angaben in der genannten Patentschrift eine Alkydharzemail-Rohmasse verarbeiten, wie sie im Beispiel 1 der USA-PatentschriftNr. 2, 855, 156 beschrieben ist. Wie ebenfalls in der genannten Patentschrift angegeben ist, steht das Volumen des BehandlungsgutesmitdemVo-
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lumen des in die Vorrichtung eingebrachten Sandes in einer solchen Beziehung, dass die gewünschte Mahlfeinheit des Behandlungsgutes erzielt wird.
Zu diesem Zweck wird die Liefermenge der Dosierpumpe 65 derart variiert, dass die gewünschte Mahlfeinheit erhalten wird. Das Material fliesst durch das Mischgefäss 12 und den darin befindlichen Sand und wird dabei gemahlen und anschliessend in den von dem Siebmantel 49 umschlossenen Raum abgegeben, fliesst dann durch das Sieb in den Raum 58 und tritt über die Austrittsrinne 55 aus. Wenn das gewünschte Produkt in dem Gefäss 59 gesammelt wird, bleibt die Vorrichtung so lange in Betrieb, wie die Herstellung des jeweiligen Produktes erwünscht ist.
Infolge des oberhalb des obersten in dem Siebraum angeordneten Rührorgans befindlichen Speicherraumes kann jedoch in der Vorrichtung eine volle Sandfüllung gehalten werden, auch wenn ein relativ grosses Volumen des Behandlungsgutes durch die Vorrichtung geht. Die in der Vorrichtung verwendeten grösseren Rührorgane 34A haben eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit, so dass selbst bei Anwesenheit von Sand in dem siebumschlossenen Raum der Vorrichtung ein Oberflächenüberzugsstoff geringer Mahlfeinheit einwandfrei durch die Sieböffnungen in den Raum 58 und die Austrittsrinne 55 fliesst, ohne dass der Sand zu hoch in den Siebraum und über den oberen Rand des Siebmantels gedrückt wird.
Ein Beispiel eines Oberflächenanstrichstoffes geringer Mahlfeinheit, der bei normaler Sandfüllung mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung rasch verarbeitet werden kann, ist ein emailartiger Hausanstrichstoff folgender Zusammensetzung :
Nicht abkreidendes Titan-29, 41 dioxyd
Zinkoxyd 0, 81
Bentonit 0, 9 1 Äthylalkohol 3, 61
Träger (stark ölmodifizier- 77, 3 I tes Alkydharz)
Ein Vorgemisch für einen emailartigen Hausanstrichstoff der vorstehenden Zusammensetzung bildet 112leinerAufschlämmung, die gewöhnlich mit Walzen, Kieselsteinen od. dgl. oder auf andere bekannte Weise gemahlen wird. Diese Aufschlämmung hat eine Viskosität von etwa 97 KE (Krebs-Einheiten).
Die Menge, in der diese Aufschlämmung angesetzt und durch die Vorrichtung geführt wird, ist natürlich von der Menge des Vorgemisches abhängig, die in einem Arbeitsgang in der vorliegenden Vorrichtung verarbeitet werden soll. Diese Menge ist ihrerseits von der gewünschten Menge des Fertigproduktes abhängig. Eine Aufschlämmung der genannten Zusammensetzung kann vorteilhaft in der erfindungsgemä- ssen Vorrichtung verarbeitet werden, wenn diese, wie vorstehend angegeben, eine normale Sandfüllung enthält, und die Verarbeitung kann in einer solchen Menge erfolgen, dass das Fertigprodukt in einer Menge von 810 l/h anfällt. Dieses Produkt wird gewöhnlich (mit Zusatzmitteln) so gestreckt, dass das Fertigprodukt, in diesem Fall ein emailartiger Hausanstrichstoff, in der gewünschten Menge erhalten wird.
Beispielsweise kann jede Menge von 112 l des Vorgemisches der vorstehend genannten Zusammensetzung, das in der Vorrichtung verarbeitet wurde und aus ihr austritt, in 272 l eines geeigneten Streck- und Trockenstoffes dispergiert werden, so dass man 3841 des gewünschten Fertigproduktes erhält. Unter den vorstehend angegebenen Umständen erzeugt man mit der hier beschriebenen Vorrichtung daher das Fertigprodukt effektiv in einer Menge von 2800 l/h.
Bei der Verarbeitung eines emailartigen Hausanstrichstoffes, wie er in dem vorstehenden Ausfüh-
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tigproduktes in der Vorrichtung so verarbeitet werden, dass man ein pastenförmiges Vorgemisch in einer Menge von 8101/h erhält, das 2800 l/h des fertigen Anstrichstoffes entspricht. Wenn eine derartige Aufschlämmung in der Vorrichtung nach der USA-Patentschrift Nr. 2,855, 156 verarbeitet wurde, musste die Sandfüllung der Vorrichtung um zwei Drittel verringert werden. In einer Vorrichtung einer Grö- sse, die der Grösse der erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht, betrug die Produktionsleistung nur 545 l/h pastenförmiges Vorgemisch.
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann dagegen wie vorstehend angegeben mit Sand gefüllt und im wesentlichen kontinuierlich betrieben werden. Da in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung die Sandfüllung gegenüber der für einen Oberflächenüberzugsstoff hoher Mahlfeinheit verwendeten nicht herabgesetzt zu werden braucht, wenn ein Oberflächenüberzugsstoff geringer Mahlfeinheit durch die Vorrichtung gegeben wird, ohne dass ein Ubermahlen eintritt, ermöglicht die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung beträchtliche Ersparnisse bei der Herstellung vonOberflächenüberzugsstoffen.
Es ist auf die relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit der im Siebraum angeordneten Rührorgane zurückzuführen, dass ein ziemlich beträchtlicher Teil des in der Vorrichtung befindlichen Sandes in den siebumschlossenen Raum eintreten kann, ohne dass die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigt wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich ohne weiteres für eine im wesentlichen kontinuierliche Produktion, da eine gewünschte Menge einer bestimmten Aufschlämmung durch die Vorrichtung geführt und unmittelbar darauf eine andersartige Aufschlämmung in die Vorrichtung eingeleitet werden kann. Dabei kann natürlich während eines kurzen Zeitraumes ein Vermischen der ersten mit der folgenden Auf-
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tung verarbeitet und in einem Gefäss 59 gesammelt wird, können diese Produktion und dieses Sammeln so lange fortgesetzt werden, wie das gewünschte Produkt aus der Austrittsrinne 55 austritt. Wenn unmittelbar nach der Verarbeitung einer bestimmten Aufschlämmung eine andere Aufschlämmung in der Maschine verarbeitet werden soll und aus der Austrittsrinne 55 eine Mischaufschlämmung auszutreten beginnt, wird das Sammelgefäss 59 durch ein anderes ersetzt.
Die Mischaufschlämmung wird dann so lange aufgefangen, bis nur mehr die zweite Aufschlämmung aus der Rinne 55 austritt. Dann wird das Sammelgefäss für die Mischaufschlämmungen durch ein weiteres Sammelgefäss 59 ersetzt, worauf der Betrieb der Vorrichtung in der vorstehend beschriebenen Weise fortgesetzt wird.
Natürlich kann es vorteilhaft sein, bei Unterbrechung der Herstellung eines bestimmten Produktes die Vorrichtung zu reinigen. In diesem Fall kann der Dosierpumpe 65 ein geeignetes Lösungsmittel zugeführt werden, das so beschaffen ist, dass es alle Rückstände des vorher behandelten Produktes aufnimmt und über die Rinne 55 mitführt. Ein derartiges Spülen der Vorrichtung kann zweckmässig sein, wenn der Betrieb derselben aus einem beliebigen Grunde unterbrochen wird, beispielsweise über Nacht und während des Wochenendes.
Die nachstehenden Beispiele erläutern die Verarbeitung von zwei typischen Zusammensetzungen in einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Konstruktion. Die Vorrichtung hatte ein Fassungsvermögen von 11, 41 und enthielt eine Sandfüllung, die 50% des tatsächlichen Volumens der Dispergierungzone füllt. Die Rührorgane hatten eine Umfangsgeschwindigkeit von 639 m/min in derDispergierungszone und von 907 m/min in der Siebzone.
Beispiel l : Ein Pigmentsystem normaler Konzentration mit einem sehr viskosen Harzträger, das, unabhängig von der Sandfüllung, mit keiner bekannten Sandmahlvorrichtung verarbeitet werden kann, wurde wie folgt zusammengesetzt :
Gew.-%
Mittelstark ölmodifiziertes 22, 6
Alkydharz hoher Viskosität
Stark öl modifiziertes AI- 17. 4 kydharz
Schweres Lackbenzin 3, 7
Kienöl 2, 0
Oberflächenaktive Lösun-1, 7 gen
Pigment (Chromgelb) 52, 6
Dieses Gemisch von Pigment und Träger wurde in der erfindungsgemässen Vorrichtung unter den oben angegebenen Bedingungen mit Erfolg verarbeitet.
Beispiel 2 : Ein stark thixotropes Pigmentsystem mit geringer wirklicher Viskosität ("real viskosite, das mit den bekannten Sandmahlvorrichtungen nur schwer verarbeitet werden kann, wurde wie
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folgt zusammengesetzt : Gew. -0/0
Entwässertes Ricinusöl 25, 0
Geruchloses Lackbenzin 45,0
Oberflächenaktive Stoffe 15, 0
Pigment (Azogelb) 15, 0
Dieses Gemisch wurde ohne irgendwelche Schwierigkeiten in der erfindungsgemässen Vorrichtung unter den vorstehend angegebenen Bedingungen mit Erfolg verarbeitet.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung geschaffen worden sind, die ein rationelles Sandmahlen ermöglichen. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen die Herstellung von Oberflächenüberzugsstoffen hoher Mahlfeinheit in derselben Weise wie mit den bekannten Sandmahlverfahren. Sie ermöglichen jedoch auch die rationelle Herstellung von Oberflächenüberzugsstoffen geringer Mahlfeinheit, ohne dass diese übermahlenwerden. Derartige Oberflächenüberzugsstoffe können mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung in grösseren Mengen erzeugt werden als dies bisher durch Sandmahlen möglich war. Ferner können das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung von Pasten, sehr viskosen Produkten und thixotropen Produkten angewendet werden.
Man erkennt daher, dass die vorstehend beschriebene Vorrichtung die Erfüllung der vorstehend angegebenen und anderer Zwecke der Erfindung ermöglicht. Vorstehend wurdenbevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und dargestellt, doch ist es klar, dass diese Beispiele abgeändert werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kontinuierliches Verfahren zum Desagglomerieren und Dispergieren von feinteiligen Feststoffen in Flüssigkeiten, wobei ein Gemisch derselben durch ein System geführt wird, in welchem der Feststoff mit sandartigen Teilchen in wenigstens zwei Zonen in fliessfähigem Zustand bewegt wird, u. zw. in einer Dispergierungszone und in einer Siebzone zum Abtrennen des in der Flüssigkeit dispergierten Feststoffes von den sandartigen Teilchen, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Grösse der örtlichen Bewegungskräfte in der Siebzone grösser ist als die der entsprechenden Bewegungskräfte in der Dispergierungszone.