CH132086A - Verfahren und Dispersionsmühle zur Herstellung von Dispersionen kolloidaler oder annähernd kolloidaler Feinheit durch Vermahlen. - Google Patents

Description

  Verfahren und     Bispersionsmühle    zur Herstellung von Dispersionen kolloidaler oder  annähernd kolloidaler Feinheit durch Vermahlen.    Die     bekannten    Verfahren, welche das       Dispergieren    von festen Stoffen in     Flüseig-          ke.iten,    in     denen    sie schwerlöslich oder prak  tisch unlöslich sind, durch Vermahlen bis  zur kolloidalen Feinheit bezwecken, konnten  bisher nur mittelst im Verhältnis zur Lei  stung kostspieliger Anlagen und mit einem  in Verhältnis zur Leistung sehr bedeutenden       Arbeitsaufwande    ausgeführt werden,

   so dass  die Erzeugung von kolloidalen Dispersionen  im Grossbetriebe durch Vermahlen für viele  Gebiete nicht in Betracht kommen konnte.  



  Die vorliegende Erfindung soll ermög  lichen, Dispersionen kolloidaler oder an  nähernd kolloidaler Feinheit durch Vermah  len mit sehr einfachen Mitteln und mit einem  im Verhältnis zur Leistung sehr mässigen       Arbeitsaufwande    zu erzeugen.  



  Der zu verarbeitende Stoff ist bereits vor  dem Vermahlen in fein verteilte Form ge  bracht, die in an und für sich     bekannter       Weise zum Beispiel durch Mahlen in den  Mühlen oder durch andere Behandlungen,  z.     B.    Fällen, Sublimieren, Schlemmen, erzielt  werden kann.  



  Gemäss dem neuen Verfahren wird der  zu vermahlende Stoff in der Gestalt einer       Aufschlämmung    mit     abgerundeten    Mahl  körpern mittelst eines rotierenden Rühr  werkes     durchgerührt.    Im Bedarfsfalle kann  ein Zusatz von Schutzkolloiden beziehungs  weise von die Dispersion fördernden Stoffen  zugefügt werden. Die erzielte feine Dis  persion kann in der Folge von den gröberen  Teilchen mittelst an und für sich bekann  ter Trennverfahren, z. B.     Sedimentation    ge  trennt werden.  



  Als Mahlkörper lassen sich zweckmässig  aus     Flusskieselsteinen,        Flintsteinen    und der  gleichen gebildete Mahlkörper von solcher  Korngrösse verwenden, dass die grössten noch  durch Siebe mit Maschenweite von 8 mm      hindurchgehen, die kleinsten jedoch durch  Siebe mit Maschenweite von 1. mm zurück  gehalten werden. Es hat sich für die Stei  gerung der Mengenleistung zweckmässig er  wiesen, die kleineren Mahlkörper mit har  ten Kugeln, zum Beispiel aus Hartporzellan  von etwa dem doppelten bis vierfachen  Durchmesser der grösseren     Siebmaschen.-          weite    zu     vermengen.     



  Um eine Koagulation durch metallische  Ionen zu verhüten, können die Metallbe  standteile der Mühle mit einem nichtmetal  lischen Überzug, zum Beispiel aus Gummi,  versehen werden.  



  Die Mühle kann sowohl für     intermittie-          renden,    als auch für ununterbrochenen Be  trieb durchgeführt werden.  



  Des weiteren kann vorgesorgt werden"  dass die Dispersion kontinuierlich in zwei  oder mehr Fraktionen geteilt wird, welche  sich in der Grösse der     emulgierten    Teilchen  unterscheiden. Die Fraktion, welche die  feinen Teilchen enthält, kann kontinuier  lich beispielsweise durch Überlauf gewon  nen werden, während die Fraktion mit den  gröberen Teilchen     zweckmässigerweise    in die  Mühle zurückgeführt werden kann.  



  Als Mittel zur Scheidung der verschie  denen Fraktionen kann beispielsweise die       Sedimentation    oder die Fliehkraft ange  wendet werden.  



  Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüh  rungsbeispiele von der ebenfalls Erfin  dungsgegenstand bildenden, zur Durchfüh  rung des Verfahrens dienenden Mühle.  



       Fig.    1 zeigt in lotrechtem Schnitt eine  Mühle für absatzweisen Betrieb;       Fig.    2 zeigt in lotrechtem Schnitt eine  Mühle für ununterbrochenen Betrieb, ohne  besondere Vorkehrungen zur Scheidung des       Überlaufens    in Fraktionen;

         Fig.    3 zeigt in lotrechtem Schnitt eine  Mühle für     ununterbrochenen    Betrieb mit       Se.dimentationsscheidung;          Fig.    4 zeigt in lotrechtem     Schnitt,die    ein  fachste Ausführungsform .der ununter  brochen wirkenden     Mühle,    mit     Fliehkraft-          scheidung;            Fig.    5 zeigt in lotrechtem Schnitt die  Mühle mit mehrfach wirkendem     Fliehkraft-          scheider;          Fig.    6 ist ein Querschnitt gemäss Linie  6-6 der     Fig.    5;

   _       Fig.    7 ist eine Mühle mit einer äussern  Zirkulation und Kühlung in lotrechtem  Schnitt.  



  Gemäss     Fig.    1 besteht die Mühle aus  einem stehenden Behälter 1, zum Beispiel  aus 'Steingut oder Porzellan oder aus Metall,       welehes    mit einer nicht metallischen Verklei  dung, zum Beispiel aus Gummi versehen ist.  Der Behälter ist mit     Flusskieselsteinen,    Flint  steinen oder dergleichen 2 von etwa 2-6 mm       Korhgrösse    gefüllt, denen grössere Mahl  körper, z. B.     Hartporzellankugeln    3, von un  gefähr 10-30 mm Durchmesser beigemischt       sind.    In den Behälter 1 ragt, wie aus     Fig.    1       ersichtlich,    die im Mahlraum mit Rühr  flügeln, aussen mit Antrieb 6a versehene,  drehbar gelagerte Rührwelle 4.

    



       Fig.    2 zeigt     dieselbe    Mühle mit der<B>Ab-</B>  änderung,     fuss    das zu     vermahlende    Gut in  der angeführten     Pfeilrichtung    durch die  hohle Welle     4a        unten    in den Mahlraum kon  tinuierlich     zugeführt    und durch die am obern  Teile des.     Mühlengehäuses    angebrachte Öff  nung beziehungsweise ein Rohr 10 entnom  men wird.  



       Gemäss        Fig.    3 ist vor der Entnahme eine       Sedimentationszone    30 eingeschaltet, aus  welcher noch nicht genügend fein vermahlene  Teilchen in den     Nahlra.um        zurücksedimen-          tieren    können.  



  Bei dem Ausführungsbeispiel     Fig.    4 ragt  in den Behälter 1 die drehbar gelagerte  lotrechte     Rührwelle    4, welche eine Anzahl       Rührarme    5 und 6 trägt und     mittelst    einer  nicht dargestellten Riemenscheibe oder in  anderer Weise angetrieben werden kann. Die  Welle 4 und die     untersten    Rührarme 5 sind  hohl ausgeführt. Das Gefäss 1 ist mittelst  eines Deckels 7 verschlossen, der durch eine  Öffnung 8 durchbrochen ist.

   An die Öff  nung 8 des Deckels ist oben das Gehäuse J  angeschlossen, welches aus einem nach oben       kegelig        erweiterten        Unterteil        9a   <B>und</B> einem      nach oben     kegelig        verjüngten    Oberteil 9b  mit Überlauf 10 besteht.

   In dem untern  Teil 9a des Gehäuses ist der Einsatzkegel 11  angeordnet, der (unter Freilassung eines  Spaltes 1.2) durch die Öffnung 8 des Deckels  hindurchgeführt und an der untern Mün  dung mit einem Siebboden 13 abgeschlossen       at.    Im     innern    dieses ortsfesten Einsatz  kegels 11 befindet sich der an der Welle 4       befestigte    Doppelkegel 1:1, der zwischen sich  und dem Einsatzkegel 11     beziehungsweisa          dem    obern Teil: 9b des     Gehäuses    9 einen  Spalt 15a beziehungsweise 15b freilässt.  



  Die Wirkungsweise der     Vorrichtung,,    ist  die     folgende:     Das in der     Dispersionsflüssigkeit        aufge-          Sc:hwemmte,    bereits zerkleinerte Mahlgut  wird durch die Hohlwelle 4 hindurch in die       Hühle    kontinuierlich eingeführt und tritt in  der Richtung der gefiederten Pfeile aus den  untern Rührarmen 5 aus.

   Die Rührarme  durchrühren den Schlamm mit den     Hahl-          körpern    2 und Kugeln 3, wobei die feineren  Teile des     aufgeschlemmten    Gutes mit der       Flüssigkeit    durch den Siebboden 13 hin  durchtreten und durch den Spalt 15a hin  durch dem umlaufenden Kegel 14 entlang  strömen.

   Dieser letztere versetzt die Flüssig  keit infolge der     Reibring    in Drehung und an  der Stelle des grössten Durchmessers     'des     Kegels 14 findet infolge der Fliehkraft eine  Ausscheidung der gröberen Teile statt,       ,velche    in der Richtung der     urigefiederten     Pfeile durch den Spalt 12 in den Behälter 1       zurückgeführt    werden, während die Flüssig  keit mit der feinsten Dispersion in der Rich  tung der punktierten Pfeile zwischen dem  umlaufenden     Ke-uel    14 und dem obern Teil 9b  des Gehäuses durch den Spalt 15b aufsteigt  und durch den, Überlauf 10 aus der Mühle  tritt.  



  Die in     Fig.    5 und 6     dargestellte    Ausfüh  rungsform unterscheidet sich von der in       Fi-.    4 dargestellten zunächst darin, dass ein  aus einer Reihe übereinander gelagerter  Scheiben 16 bestehender     Fliehkraftscheider          vorgesehen    ist, der auf einem     besonderen     Rohr 4c     befestigt    ist, welches das Rohr 4a    umgibt und eine Riemenscheibe 27 trägt.  Die Rückführung des am Boden des Gehäu  ses 17 des     Fliehkraftscheiders    angesammel  ten     gröb.eren    Schlammes erfolgt mittelst  eines aus     Fig.    6 ersichtlichen Schaufelrades  18 zwangsläufig.

   Die Rührwelle besteht aus  zwei gleichachsig     ineinandergeschobenen    Röh  ren 4a und 4b, die zwischen sich einen ring  förmigen Raum 22 freilassen und durch Rip  pen 43 miteinander starr verbunden sind.  Der am Umfang des Schaufelrades 18 durch  die Öffnungen 19 zwischen die Schaufeln 20  tretende Schlamm wird durch die Schaufeln  in radialer Richtung gegen die Mittelöffnung  21 des Schaufelrades: gefördert.  



  Der Hohlraum der untern Rührarme 5  steht mit dem Hohlraum des innern Rohres 4a  in Verbindung. Das     :Schaufelrad    18 kann un  abhängig vom     Fliehkraftscheider    16 mit  einer ganz kleinen Umlaufgeschwindigkeit  gedreht werden. Durch     .das    Schaufelrad 18  sind Kanäle 23 geführt, welche von der  Mittelöffnung 8 des Deckels 7 in der Nähe  der     Drehachse    zu den     Durchbrechungen    24  der Scheiben 16 des     Fliehkra.ftscheiders     führen. Der den Mahlraum von dem     Flieh-          kraftscheider    trennende doppelte Siebboden  13 ist am Deckel 7 befestigt.  



  Der zu vermahlende Schlamm wird in der  Richtung der gefiederten Pfeile durch das  innere Rohr 4a in die Mühle eingeführt und  tritt durch die untern Flügel 5 in die Mühle  ein. Die aus der Mühle tretende Dispersion  gelangt durch die Öffnung 8 des Deckels und  die Kanäle 23 in den     Fliehkraftscheider,     steigt in diesem durch die     Durchbrechungen     23 nach oben, wobei zwischen den einzelnen  Scheiben 16 eine Ausscheidung der     gröberen     Teile stattfindet, welche in der Nähe des Um  fanges des Gehäuses 17 niedersinken. Der  gröbere Schlamm wird vom Schaufelrad 18  erfasst, um durch den Spalt 22 zwischen den  Röhren 4a und 4b zurückgeführt zu werden.

    Die     zurückgeführen    gröberen Teile treten  durch die untere Mündung 25 des Rohres 4b  in den Mahlraum zurück, während die feine  Dispersion durch den Überlauf 10 die Mühle  verlässt.      In     Fig.    4 wird die Kühlung der Disper  sion durch die     grosse    Oberfläche des äussern  Kegels 9a bewirkt, während     Fig.    7 eine Vor  richtung zeigt, bei welcher Kühlmäntel vor  gesehen sind, die eine wirksamere Kühlung  der Dispersion     mittelst        1iühlflüssiglieiten    er  möglichen. Die     Absetzkammer    30, die gemäss.

         Fig.    3 an der Decke des Mahlbehälters ange  bracht ist, bildet gemäss     Fig.    7 einen beson  deren Behälter, in den der     Überlauf    10 des  Mahlbehälters 1 mündet. Der Boden des     Ab-          setzbehäIters    30 ist mittelst einer Rückleitung  31 an den Boden des Mahlbehälters 1 enge- .  schlossen. Eine in die     Rücklaufleitung   <B>3</B>.1  eingeschaltete     Zirkulationspumpe    32 hält die  den Schlamm führende Flüssigkeit in Kreis  lauf.

   Die zu vermahlende Suspension wird  durch die Pumpe 32 in der Richtung der  Pfeile nach aufwärts gedrückt und tritt in  den Mahlbehälter 1 an dessen     Boden    durch  die     iSiebplatte    42 ein, welche .die Mahlkör  per 2 trägt. Die den Mahlbehälter 1 ver  lassende Suspension tritt durch den Überlauf  10 in den     Absetzbehälter    30, in dem die  gröberen Teile nach unten sinken und in den  Mahlbehälter zurückkehren, während die  feinste Dispersion den Absatzbehälter durch  den Überlauf los- verlässt, wenn die Vor  richtung kontinuierlich betrieben wird.

   Der  zu vermahlende Schlamm wird dabei fort  laufend entweder bei 33 in den Mahlbe  hälter 1, oder an einem andern Teil des  Kreislaufes, zum Beispiel am     Absetzbe-          hält.er    .30,     eingeführt.     



       Selbstverständlich    kann man die     Vorrich-          tungv    auch     absatzweise    betreiben, wenn. bei  33 keine fortlaufende Speisung erfolgt. 35  ist ein Rührwerk, das im Bedarfsfalle in       Wirkung    gesetzt werden kann. 36 ist ein  Kühlmantel     und    37 ist ein Hohlkörper,  durch den Kühlflüssigkeit fliesst, so     dass    die       Dispersion,    nachdem sie den Mahlbehälter  verlassen hat, abgekühlt wird, bevor sie  wieder in den Mahlbehälter     zurückkehrt.     



  Bei allen beschriebenen Ausführungsfor  men der     Dispersionsmühle    ist es zweck  mässig, eine Kühlvorrichtung vorzusehen, um  die Temperatur des Mahlgutes während des         Vermahlungsprozesses    möglichst niedrig zu       halten,    um hierdurch der Gefahr einer Koa  gulation     bereits        dispergierter    Teilchen vor  zubeugen. Die Kühlvorrichtung kann in be  liebiger an und für sich bekannter     Weise     ausgeführt werden, beispielsweise in Form  von Kühlschlangen, Kühlmänteln und der  gleichen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung von Disper sionen kolloidaler oder nahezu kolloidaler Feinheit durch Vermahlen, dadurch gekenn zeichnet, dass man den zu vermahlenden Stoff in der Gestalt einer Aufschlämmung, mit mit abgerundeten. Mahlkörpern mittelst eines rotierenden Rührwerkes durchrührt. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, d.ass man während des Rührens die Aufschlämmung fort laufend in der Nähe des Bodens des Mahlgefässes einführt und oberhalb der Mahlkörperfüllung abführt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Vermah- len mit abgerundeten, aber an verschie denen Stellen verschiedene Krümmungs- radien aufweisenden, also unrunden, nicht kugelförmigen Mahlkörpern er folgt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Vermah- len mit Mahlkörpern von einer solchen Korngrösse erfolgt, dass die grössten noch durch ,Siebe mit Maschenweite von 8 mm hindurchgehen, die kleinsten jedoch durch iSiebe mit Maschenweite von 1 mm zu rückgehalten werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Vermahlen mit einem. Gemisch von kleinen und grossen Mahlkörpern erfolgt, derart, dass der Durchmesser der grossen Mahlkörper mindestens das Doppelte der Durch schnittskorngrösse der kleinen Mahlkörper beträgt. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die gröberen Teilchen der aus der Mühle entweichen den Dispersion fortlaufend in die Mühle zurückgeführt werden. 6. Verfahren nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass das Mahlgut kontinuierlich nach Passieren der Disper- sionsmühle in eine Scheidevorrichtung gelangt, von der die grösseren Teile in die Mühle zurückgeführt, wogegen die klei neren Teile fortlaufend gewonnen wer den. 7. Verfahren nach Unteranspruch 6, da durch gekennzeichnet, dass die feineren und gröberen Teile der aus der Mühle entweichenden zerkleinerten Dispersion durch eine Sedimentiervorrichtung von einander getrennt werden. S.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die feineren und gröberen Teile der aus der Mühle entweichenden Dispersion mit Hilfe eines Fliehkraftscheiders voneinander getrennt werden. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ununterbro chen der zu vermahlende Stoff zugeführt und der vermahlene Stoff abgeführt wird.

   PATENTANSPRUCH II: Dispersionsmühle zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch !;'(@l@ennzeichnet, dass dieselbe in einem mit ab gerundeten harten Mahlkörpern zu füllenden Behälter einend drehbar gelagerten und mit Rübrarmen ausgerüsteten Rührkörper auf weist. jINTERANSPRüCHE: 1 (). Mühle nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ausser den drehbaren Rührarmen zwischen diese ragende Ge genarme angeordnet sind. 11.

   Mühle nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlbehälter gleichfalls drehbar gelagert und mit einer Antriebsvorrichtung versehen ist. 12. Mühle nach Padentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuführung des Zerkleinerungsgutes der Rührkörper hohl ist. 13. Mühle nach Patentanspruch II, da-durch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die aus der Mühle entweichende zer kleinerte Dispersion in einen, die fei neren. Teilchenenthaltenden Teil und in einen die gröberen Teilchen enthaltenden Teil zu scheiden. 14.

   Mühle nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass an die Deckenöff nung des verschlossenen Mahlbehälters ein Fliehkraftscheider angeschlossen ist, dessen die gröberen festen Teile ausschei dende Rückführung mit dem Innenraum des Mahlbehälters in Verbindung steht. 15. Mühle nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftschei- der auf einer, die Rührwelle umgebenden Hohlwelle gelagert ist und einen von der Rührwelle unabhängigen Antrieb besitzt. 16.

   Mühle nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftschei- der mit der Rührwelle gleichachsig angeordnet ist, und<B>dass</B> das Gehäuse des Fliehkraftscheiders am Boden durch eine Mittelöffnung des Deckels des Mahlbe hälters mit dein Innern dieses letzteren in Verbindung steht. 17. Mühle nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Fiehkraftschei- . der mehrere übereinander angeordnete Scheideteller besitzt, welche mit die Flüssigkeit in Achsenrichtung durch lassenden Durchbrechungen versehen sind. 18.

   Mühle nach Unteranspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden des Ge häuses des, Fliehkraftscheiders ein den Schlamm am Umfang des Gehäuse gegen die mittlere Rüekführungsöffnung förderndes Schaufelwerk angeordnet ist. 19. Mühle nach Unteranspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die; Rückführöff- nung des Schaufelwerkes an ein, in den Mahlbehälter reichendes, am untern Ende offenes Rohr angeschlossen ist, welches die Rührwelle umschliesst und gleichfalls Rührarme tragen kann. 20.

   Mühle nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwelle einen in den Mahlbehälter mündenden Kanal zur Einführung des aufgeschlemmten Mahlgutes enthält. 21. Mühle nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührkörper mit hohlen Rührarmen ausgerüstet ist, deren Hohlräume mit dem Einführungskanal der Rührwelle in Verbindung stehen, so dass das einzuführende Mahlgut durch die hohlen Rührarme in den Mahlbehäl ter treten kann. 22).

   Mühle nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, da.ss die mit der Disper sion in Berührung tretenden Metallteile der Mühle mit einem nichtmetallischen Überzug versehen sind. 23. Mühle nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrich tung vorgesehen ist, zum Zwecke, die Temperatur des Mahlgutes während des Vermahlens niedrig zu halten.

   2.I. Mühle nach Unteranspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung in einem besonderen Behälter unterge bracht ist, der durch eine mit einer Zir- kulationsvorrichtung ausgerüsteten Rück flussleitung für das Mahlgut an dem Mahlbehälter angeschlossen Ist. 25. Mühle nach Unteranspruch 24, dadurch gekennzeichnet, da.ss die genannte Rück flussleitung an den Boden dieses letzteren angeschlossen ist. 26.

   Mühle nach Unteranspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlbehälter mit einem die Mahlkörper tragenden Siebboden ausgerüstet ist, unterhalb welchem die Zu- bezw. Rückflussleitung des Mahbehälters mündet.