CH400734A - Vorrichtung zum kontinuierlichen Zerteilen von in einer Flüssigkeit suspendiertem Gut - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zum kontinuierlichen Zerteilen von in einer Flüssigkeit suspendiertem Gut
Die   Erfindung    betrifft seine Vorrichtung   zum    kontinuierlichen   Zerteilen    von in einer Flüssigkeit suspendiertem 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 Rührarme über die ganze Länge gleichmässig verteilt angeordnet sind,   die    sich   waagrecht    von der Welle bis nahe an die Be  hälterw, and    erstrecken.



   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   Dispersionsflüss,gkeft    vermischtem   Zustand,    im Bedarfsfall unter Zusatz von Schutzkolloiden bzw.

   von die Dispersion   fördernden    Stoffen, mit abgenundeten harten Mahlkörpern bis zur Erzielung der gewünschten   Dispersionsfeinheit    durchgerührt wird, wobei die   dem    Vermahlen unterworfene Trübe im ständigen Kreislauf durch den Mahlraum und einen ausserhalb   des    Mahlraums liegendien Kühler geführt wird.



   Bei solchen Mahlverfahren wird die Aufschlämmung forthlaufend in der Nähe des Bodens eingeführt und   oberhalb      Ider    Mahlkörperführung abgeführt.



   Es hat sich nun gezeigt, dass beim Betried einer derartigen Mahlvorrichtung   darauf    geachtet werden muss, Idass 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.



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch   gekennzeichnet,    dass das   Verhältnis      Ider      Höhe    des   zylindrischen    Mahlgefässes zum Durchmesser mindestens 4:1 beträgt, und   dass    ein Zufluss für das zu zerteilende bzw ein Abfluss für das zerteilte Gut am Boden bzw. am Kopf des Mahlgefässes vorgesehen   sind.   



     Beim      Betrieb    ist die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension durch die Mahlzylinder zweckmässig gleichmässig. Die Bedingung, dass die Höhe des Mahlzyinders gegenüber dem Durchmesser gross zu bemessen ist, soll verhindern, dass Unregelmässigkeiten, die am Boden und am Deckel auftreten, einen Einfluss auf die laminare Strömung ausüben können.



     Das    zu   behandelnde    Material bewegt sich vorzugsweise ohne oder mit minimaler Vermischung durch die Vorrichtung.



   Das zu behandelnde Gut wird zweckmässig mittels Pumpen, die einen gleichmässig hydraulischen Druck über das gesamte Volumen ausüben, durch den Mahlraum hindurchgeführt.



   Die verschiedenen Wege durch   die      Vorrichtung    sollen   zwischen      dem      Zufluss    und   dem    Abfluss vor  zugsweise      mechanisch    und   geometrisch    annähernd gleich sein; es wäre also richt zweckmässig, Maglbehälter mit grossem Innendurchmesser zu   verwenden,    da auf dem der Peripherie naheliegenden Weg eine grössere Bewegung stattfinden würde als auf dem der Mitte naheliegenden.



   Der   vertikale    Mahleylinde enthält 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 anderen Elementen während der Mahloperation gewährleisten.

   Sie können aus Stahl, Wolframkarbid, Keramik oder auch   aus      anderen    Naturstoffen, wie Kisesl bestehen und   müssen    gegen   jegliche    vorhandene   chemische    Stoffe  widerstandsfähig sein.   Vorzugsweise    haben sie ein verhältnismässig hohes spezifisches Gewicht, um einen Stoss erzeugen zu   können,    wenn sie während der Mahloperation miteinander in Berührung kommen; in anderen Fällen wird ein leichterer Stoff bevoraugt.



   Das Rührwerk weist eine zentral, senkrecht an  geordnete    Rührwelle mit   horizontalen,    vorzugsweise geraden   Anmen    lauf, die sich jeweils bis   nahe      lan    die Behälterwand erstrecken, vorzugsweise bis zu einem Zwischenraum von   -etwa    Idrei Mahlkörper-Durchmes- sern zwischen ihrem Ende und der Wand. Die Arme können in einem beliebigen Winkel zueinander ange-   ordnet    werden, der z. B. 30, 45 oder 90    betragen    kann.



   Die Anordnung der Rührarme erfolgt vorzugsweise   derart,    dass. sie sich bis zum gleichen Abstand von der   Behälterwand    erstrecken   und    gleichmässig sowie fortlaufend über   die      ganze    Länge   Ider      zentralen    Rührwelle verteilt   sind.    Die   Mahlkörper    füllen   den      Behälter    vorzugsweise   so-aus,    dass bei der bevorzugten   Arbeitsweise    der oberste horizontale Arm des Rührwerks völlig in die Mahlkörper eintaucht.



   Das Rührwerk wird zweckmässig mit   einer    Ge  schwindigkeit    betrieben, die   notwendig    ist, um den Mahlkörpern genügend kinetische Energie zu erteilen, um sie ausser   statischen    Kontakt miteinander zu halten. Übermässig hohe Geschwindigkeit verursacht einen zentrifugalen Durck den Wänden des Behälters, der unerwünschte seitliche Strömung verursacht.



   Die Höhe des Behälters wind   Idurch      die    Notwendigkeit, die Mahlkörper in der gesamten Höhe des Behälters in aktiviertem   Zustand    zu   halten,    beschränkt. Dies   kann    durch Einführen der flüssigen Suspension (oder ihrer Bestandteile) am Boden des Behälters   und    Entfernen Ides sich   ergebenden    Produktes vom Oberteil des Behälters   erleichtert    werden.



   Der Behälter kann, wenn les gewünscht wird, zum Zweck, der Temperaturregelung mit einem   Mantel    versehen sien. Zur Trennung der Mahlkörper von der Suspension. des gemahlenen Gutes kann jedes   geeng-    nete Mittel   verwendet      werden.    Obgleich eine solche Trennung gewöhnlich. in der   Weise    ausgeführt wird, dass lediglich die Suspension, aus den Behälter   lent-    fernt wird, können die Mahlkörper rauch gleichzeitig mit der Suspension   aus    dem Behälter entfernt   und    nachfolgend von ihr abgetrennt werden.



   Es ist möglich, das Rührwerk   feststehend      und den    Behälter rotierend oder sowohl Behälter als   auch    Rührwerk beweglich   anzuordnen.   



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeigt so gut wie keinen seitlichen Fluss der Flüssigkeit, da das Rührwerk   einen    im wesentlichen spiral-förmigen Fluss in lotrechter Richtung bewirkt.



   In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in einem Ausführungsbeispuiel dargestellt.



   Der Durchmesser des Behälters 1 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt 25,4 cm,   die    Höhe 1,02 m. Der Einlass 2 hat einen Querschnitt von 2,54 cm,   entsprechend    gross ist der Auslass 4. 3 ist   eine    Pumpe;   tdas    Rührwerk 5 wird   beispielsweise    mit einem Elektromotor, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist,   langetrieben.    Die Arme 6 verstrecken sich   ungefähr    7,62 cm von der   Welle    5;

   sie können auch   etwas    länger   sein.    Oben am Behälter   befindet    sich das Sieb 7,   Idas    die überfliessende fertige   Suspension    von   Iden    Kugeln 8 trennt, deren Durchmesser die in der nachstehenden Tabelle angegebenen Werte aufweisen kann.



   Optimaler Grössenbereich der Mahlkörper Material Flint 0,6 cm bis 1,6 cm Stahl oder andere Metalle 0,025 cm bis 1,6 cm Keramik 4,5 cm bis 1 cm
Die   Wahl    wird je nach der zu erfolgenden Be  handlung    getroffen. Zum Beispiel   verwendet      man,    um grobe Kohle zu einer Feimheit von 0,074 mm zu mahlen, vorzugsweise Stahlkugeln mit Seinem Durchmesser von 1,6 cm. Zur Zerkleinerung von Titandioxyd-Dispersion zu einer Feinheit von 0,044 mm verwendet man vorzugsweise Keramikkugeln mit einem   Durchmesser    von 0,3 cm.



     Weiters    können verschiedene Arten von   ZuW    und Abflüssen   verwendet      werden    und das Sieb 7 kann in jeder geeigneten   Weise,    z. B. senkrecht, angeordent   sein,      mit einem      Überlauf    über alle oberen Kanten des   Behälters.   



   Das   Verhältnis    der Höhe zum Durchmesser des   Behälters,      Idas      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   Idge      Wände      hin, auf    verhindert   wird,    Ida ein   solcher    Umlauf teine seitliche Strömung erzeugt,   die      unerwünscht    ist. Der Durchmesser kann je   nach, der    Produktionsgeschwindigkeit im Verhältnis zu der zu erreichenden Feinheit geändert werden.



   Die nachstehenden   Beispiele      veranschaulichen    Verfahren, die mit Stoffen von sehr verschiedenen Zusammensetzungen durchgeführt werden:
Beispiel   1 :    Weisse Grundfarbe Titandioxyd 23 Gewichtsteile Calcium-carbonat 21 Gewichtsteile Calciumsilikat und Magnesiumsilikat 7,5 Gewichtsteile Lack  (35 bis 60 % Feststoffgehalt) 36,5 Gewichtsteile Petroleumverdünnungsmittel 12 Gewichtsteile
Eine   Mischung    der obigen Zusammensetzung wurde in   der    Vorrichtung   gemäss    Fig. 1 zubereitet.



  Obgleich das Fassungsvermögen des lerren Behälters, das einen Druchmesser von 25,4 cm und eine Höhe von 1,02 m hat, 51,2 Liter wäre, betrug das totale Volumen abzüglich das Volumen des Rührwer  kes      und    der Rührkörper 17,2 Liter. Die Drehzahl des    Rührwerkes    betrug ungefähr 180 Umdrehungen in der Minute   und. die    Mischung der oben angegebenen Zusammensetzung wurde auf solche Weise durch die Vorrichtung geleitet, dass   Idie    Verweilzeit innerhalb der Vorrichtung ungefähr 6 Minuten betrug. Wägrend   dieser      Zeit      wurden    die Teilchen von 0 bis 7-1/2 N. S.   Feinheit    gemahlen.

   Zur   Anwendung    gelangen Porzellankugeln mit einem Durchmesser von 0,5 cm.



   In einer üblichen Kugelmühle mit Kieselstein Mahlkörpern wären 16 Stunden notwendig, um zu dem   gleichen      Ergebnis    zu gelangen.



   Beispiel 2: Schwarze Alkydharzmischung Kohlenschwärze 28 Gewichtsteile Alkydharze (auf nicht flüchtiger
Grundlage) 14 Gewichtsteile Xylol 58 Gewichtsteile    Diese    Mischung wunde in ähnlicher   Weise    zu 7-1/2 N. S. Feinheit   verarbeitet.    Das Durchleiten   des    Materials zum Boden des Behälters erfolgte gemäss Beispiel 1, mit solcher Geschwindigkeit, dass die Verweilzeit 4   Minuten    und 45   Sekunden      betrug.    Als Mahlkörper wurden Stahlkugeln mit seinem Durch  messer    von 0,5 cm   verwendet.    Die Drehzahl   des    Rührwerkes betrug 180 Umdrehungen in der Minute.



   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.



   Beispiel 3:   Chromgrüne    Alkydharzmischung Chromgrüner Pigmentfarbstoff 60 Gewichtrsteile Alkydharz 10 Gewichtsteile Xylol 30 Gewichtsteile
Das Material wurde in derselben Weise, wie in den Beispielen 1   und    2   beschrieben,      verarbeitet,    aber zu einer Feinheit von 6 N. S. gemahlen.



   Bei Verwendung von Stahlkugeln mit einem   Durchmesser    von 0,5 cm in der in Beispiel 1 beschriebenen   Vorrichtung    war eine Verweilzeit im Behärter von 20 Minuten erforderlich. Die Drehzahl   Ides    Rührwerkes betrug 180   Umdrehungen    in der Minute.



   In jedem der vorstehenden Beispiele wurden die Stoffe von 0 N. S. auf die oben angegebenen Feinheiten verringert. Die   Pigment    hatten ganz verschie- denke Zusammensetzungen. Ebenso können andere Stoffe   mit      sehr    verschiedenen Eigenschaften in   ähnFi-    scher Weise in anderen Flüssigkeiten gemahlen und die gemahlenen Stoffe von den Flüssigkeiten vor Gebrauch getrennt werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich besonders gut zur Herstellung von Malfarben, Lacken sowie anderen fein gemahle  nen Stoffen.      

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum kontinuierlichen Zerteilen von in einer Flüssigkeit suspendiertem 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 Rührarme über die ganze Länge gleichmässig verteilt angeordent sind, Idie sich waagrecht von der Welle bis nahe an die Behälterwand erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Höhe des zylindrichen Mahlgefösses (1) zum Durchmesser minde sbens 4:

   1 beträgt, und dass ein Zufluss (2) für das zu zerteilende bzw. ein Abfluss (4) für das zerteilt Gut am Boden bzw. am Kopf des Mahigefässes (1) vorgesehen sind.

   UNTER ANSPRUCH Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichent, dass die Rührarme paarweise angeordnet sind.