CH415560A - Vorrichtung zum fortlaufenden Mahlen und Dispergieren von Stoffen in Flüssigkeiten - Google Patents

Description

  



  Vorrichtung zum fortlaufenden Mahlen und Dispergieren von Stoffen in Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum fortlaufenden Mahlen und Dispergieren von Stoffen in Flüssigkeiten zwecks Bildung von flüssigen bis   pasbelusen Massenl unter Verwendlun, g von    Reib  körperrn    mit einem   verhältnismässig geringen Durch-    messer, der von etwa 0, 2 Millimetern bis zu   5    Millimetern reicht. Derartige Vorrichtungen sind) unter der Bezeichnung Sand-Mühle bekannt. Sie bestehen aus einem zylindrischen Behälter, in welchem eine senkrechte Welle zentral angeordnet ist, die mit radialen Ansätzen, z. B. mit Scheiben oder mit von Speichen getragenen Ringen ausgestattet ist.

   Die Flüssigkeit mit den darin zu dispergierenden und gegebenenfalls zu   vermahlenden StoffenV wirtd    unten in den Behälter eingeführt und das Gemisch der Einwirkung der durch die rotierende Welle in Bewegung versetzten   Sandfüllung unterworfen, während    es nach oben steigt. Am oberen Ende   d'es    Behälters tritt die Masse nach ihrer Verarbeitung durch ein Sieb aus, welches die Reibkörper in dem Behälter zurückhält.



   Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung derartiger Vorrichtungen, was   erfindungsgemäss    dadurch erreicht wird, dass die Welle als Schnecke mit die Masse abwärts fördernden Schneckengängen ausgebildet ist, die sich etwa bis in die Nähe des   Behäl-      terbodens    erstrecken und ans ihrem Umfang bis nahe an die Innenwand des Behälters reichen.



   Die Ausbildung der Welle als Schnecke bietet mehrere Vorteile. Bei den bekannten Vorrichtungen bildet sich infolge der ziemlich grossen   Umfangsge-       schwindigkeit der Misch-oder Zerkleinerungswerk-    zeuge, z. B. Ringe oder Scheiben, ein entsprechender Sog, welcher durch diese Werkzeuge zwar unterbrochen wird, wobei sich aber die   Mahlkörperchen    um die Ringscheiben abrollen, so dass keine   gleichmäs-    sige   Mahlzone    mit   gleichmässigem Druck entstehen    kann.

   Wird   das MaNgut    von unten in den zylindrischen Behälter eingepumpt, damit es auf der Wanderung nach oben den Sand in einer gewissen Zeit passiert, um eine entsprechende Dispergierung oder   Feinmahlung    zu erlangen, so zeigt sich, dass infolge der auf den Sand wirkenden Zentrifugalkraft, welche diesen mehr oder weniger an ! die Wand des Behälters schleudert, in der Mitte ein Sog   undl dadurch    ein freier Raum entsteht. Infolgedessen kann ein Teil des Mahlguts unter Umständen ungemahlen oder zumindest nicht vollständig oder nicht   gleichmässig    vermahlen nach oben passieren.

   Das Mahlgut wird also nicht mit genügender Sicherheit gezwungen, in jedem Fall die ganze   Sandmenge    zu passieren und durch den Sand sowie die Reibung an den Wänden des Ge  fässes    sowie durch die Scheiben   gleichmässig    dispergiert zu werden. In dem Bereich des zentralen Soges erhält die Mahlsandfüllung im ganzen keine   Umwäl-    zung. Bei besonderen Bindemitteln ist es daher   mög-    lich, dass   Klumpenbildungen    von Sand und Bindemitteln, wie Harzen entstehen können, was zwischen den Ringscheiben zu Verstopfungen führen kann.



   Auch wird bei der Verwendung von Ringscheiben als Misch-und   Mahlwerkzeuge    kein besonderer   Mahldtuck    auf die Mahlkörper, z. B. den   Mahlsand    ausgeübt. Ferner hat die Praxis gezeigt, dass bei den bekannten Ausführungen dieser Scheiben nur Sand mit einer Komgrösse von, 0, 4-0, 8 mm als Mahlkörper verwendet werden kann.



   Diese Nachteile werden durch die Erfindung behoben, weil diese nachdem Prinzip des   Schnecken-    druckes und weniger dem der Zentrifugalkräfte arbeitet. Bei der   erfindungsgemäss    vorgesehenen Ausbildung des   Rühr-und    Förderorganes als Schnecke kann sich kein Sog bilden. Ein toter   Mische    bzw. Mahlraum ist vermieden, wenn de Wendeln der  Schnecke bis auf den   kleineu Spalt    an der Innenwand des Mischbehälters heranreichen.

   Der Sand wird zwangsläufig ständig umgewälzt und eine Reibung des Mahlgutes findet nicht nur   an den äusseren Flä-    chen des zylindrischen Behälters, sondern ! auch auf den breiten Wendeln   oder Wendelabschnitten    der Schnecke und der Schneckenwelle statt, so dass eine   Klumpenbildüng auch    bei   zähesten    Harzen bzw. Binr   demitteln    nicht möglich ist, zumal die Schnecke so arbeitet, dass der Druck auf den Boden des Mahlbe  hälters erfolgt und    gegebenenfalls durch stufenlose Drehzahländerung gesteuert werden kann.



   Dazu kommt, dass sich die Schnecke im Mahlbehälter selbst zentriert, so dass auf ein besonderes Zentriergewicht an dem unteren Wellenende gegenr über dem Behälterboden,   wie dAies    bei Scheiben und ähnlichen Ausführungen erforderlich ist, verzichtet werden kann. Dies ist ein weiterer Vorteil, da im Ge  gensatz    zu bekannten Vorrichtungen kein Totraum am Boden des   Mahlbebälters entstehen) kann.   



   Um auch im oberen Bereich der Vorrichtung,   d.      h.    in dem Siebraum, die   Mahl-und    Reibwirkung zu verbessern, kann, auf der Welle im Bereich der Siebzone eine e tellerf¯rmige Scheibe angeordnet sein.



  Vorzugsweise besitzt diese Scheibe einen nach unten abgebogenen Aussenrand. Infolge der Anordnung dieser tellerförmigen Scheibe entsteht in dem ganzen   Mahlsystem    und besonders in der Siebzone ein gewisser Staudruck, der von oben auf die Mahlkörper und auf das Mahlgut einwirkt. Dadurch wird eine gleichmässigere Mahlwirkung und eine verbesserte   Mahlleistung    erreicht. Ausserdem wird sichergestellt, dass das Mahlgut und die Mahlkörper nicht nach oben aus dem Siebkorb herausgeschleudert werden, sondern im Siebraum zurückgehalten werden und dort   mit gleichmässiger Geschwindigkeit umlaufen.   



  Dadurch wird auch eine verbesserte Siebleistung bewirkt.



   Es ist zwar bekannt, nicht nur im eigentlichen Mahlbehälter, sondern auch im Siebraum Reib- oder   Mahlorgane anzuordnen.    Diese sind als von Speichen getragene Ringe oder als Lochscheiben ausgebildet, welche einen offenen Querschnitt zwischen der Mischwelle und dem   Aussenring oder verhältnismäs-    sig grosse Bohrungen besitzen. Durch diese   Offnun-    gen können das Mahlgut und die Reibkörper in axialer Richtung   hindurchfliessen    und nach oben aus dem Siebraum austreten.

   Solche im Siebraum angeordnete   Organebringenjedoch    keine   Erhöhung, der Mahllei-      stung,    sondern sie dienen in erster Linie dazu, eine Turbulenzströmung zu erzeugen, die verhindert, dass die kleineren Mahlkörper im Sieb hängenbleiben und dieses verstopfen. Durch diese Strömung werden aber die Mahlkörper so stark im Siebkorb umhergeschleudert, dass ein erheblicher Verschleiss an demselben eintritt. Diese Nachteile können durch die Anord  nung    einer tellerförmigen Scheibe vermieden werden
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die tellerförmige Scheibe auf der Welle in Achsrichtung verstellbar befestigt.

   Damit ist es möglich, bei   konstanter Durchflussgeschwindigkeit    des   Mahlguts    durch die Vorrichtung den   Staudmck in der    Siebzone und bis zu   einem)gewissenGradeim    ganzen Mahlbehälter zu verändern. Der Mahldruck kann also der    Viskosität des Mahlguts angepassb werden, d. he es    k¯nnen auch sehr zähflüssige Massen oder Pasten verarbeitet werden.



   Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der   Zeichn, ung Idargestellten Ausfühlrungsbeispiele.   



   Fig.   1    zeigt eine   Mahl-und    Dispergiervorrichtung in axialem Schnitt.



   Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung der   Vorrich-    tung in der gleichen Darstellungsweise.



   Fig. 3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel ebenfalls im Axialschnitt dar.



   Fig. 4 zeigt schematisch eine in   einem zylindri-    schen Behälter angeordnete Schnecke mit mehrfach unterbrochenem Schneckengang.



   Fig. 5 ist ein Axialschnitt durch einen   zylindri-    schen Behälter mit auf der Innenwand vorgesehenen Nuten bei   herausgenommener    Schnecke.



   Fig. 6 zeigt als Einzelheit der   Vonrichtung    ein Ventil im Längsschnitt.



   Fig. 7 ist ein axialer Schnitt durch den oberen Bereich einer Mahl-und Dispergiervorrichtung mit im Siebraum angeordneter tellerförmiger Scheibe.



   Bei dem in Fig.   1    gezeigten Beispiel ist der aufrecht stehende zylindrische Behälter 2 mit Abstand von einem zylindrischen Mantel 3 umgeben, der die Stutzen 10 und und f r den Eintritt und Austritt eines Heiz-oder Kühlmediums aufweist. Zentral in dem Behälter 2 ist die Welle 4 angeordnet, die bei dem gezeichneten Beispiel einen durchgehenden Schnek  kengang      1    trägt, der vom Bereich des im Kopf des Behälters 2 angeordneten Siebes 6 bis in die Nähe des Behälterbodens reicht, an dem die zu verarbeitende Mischung durch, den Stutzen 9 eintritt.



   Nach dem Passieren des Siebes 6 tritt die fertig verarbeitete Dispersion teils seitlich unmittelbar in dem mit dem Ablauf 5 ausgestatteten   Behälterkopf    und teils über den oberen Aufsatz 7 und das Rohrknie 8 ebenfalls in den Ablauf.



   Die in Fig.   2    gezeigte Ausführungsform untertscheidet sich von der   vorerwälmten    dadurch, dass der Behälter 2 nur in seinem oberen Teil zylindrisch ist und sich im übrigen nach unten konisch verjüngt. Die Schnecke 1 ist entsprechend gestaltet. Der in Fig. 3 dargestellte Behälter ist über seine gesamte von der Schnecke bestrichene Höhe ebenso wie die Schnecke selbst konisch gestaltet. Die Schnecke kann auch bei durchgehend zylindrischem Behälter sich am unteren Ende im Durchmesser verjüngen.



   Die Arbeitsweise   dieser Dispergier-und Mahlma-      schinen    ist bei der Nassverarbeitung von Pigmenten der verschiedensten Art so, dass in dem Behälter eine Schnecke mit   entsprechend breit abgestimmten Wen-      deln    arbeitet, wobei die Wendeln bis auf einen   klei-    nen Spalt an der Behälterwand heranreichen, dessen Breite den Durchmesser der jeweils verwendeten  Reibkörper um ein Mehrfaches, beispielsweise um das Zwei-bis   Siebenfache    übertrifft. Die   Mahlkör-    per, z.

   B. der Sand oder sonstige kleine Mahlkörper werden durch die Schnecke kontinuierlich von oben nach unten transportiert und durch den unten im Behälter erzeugten Druck in dem Spalt zwischen Wen  deln    und Behälterwand wieder nach oben befördert, so dass ein   Zwangsumlauf der Mahlkörper    entsteht, wobei das Mahlgut einerseits durch die   Zentrifugal-    kraft und andererseits zusätzlich unter Druck umgewälzt, dispergiert bzw. vermahlen wird, wie dies in Fig.   1    bis 3 durch Pfeile angedeutet ist.   Gegebenen-    falls können die Wendeln der Schnecke 1 bis   unmit-    telbar an die Innenwand des Behälters 2 heranreichen, in welchem Falle der Behälter an der Innen wand mit nicht dargestellten Lauf-bzw.

     Führungsnu-    ten für die aufsteigende Masse ausgestattet wird, die in Bodennähe durch eine Ringnut   zusammengefasst    sind, in welche das Mahlgut durch, den   Zufuhrstutzen    9 zugeführt wird.



   Die Steigung der Schnecke kann so gewählt werden, dass es möglich ist, mit Mahlkörpern der   ven-    schiedensten Grössen zu arbeiten, wobei man zweckmässigerweise bei kleinen Mahlkörpern, eine kleine Steigung wählt. Auch kann eine mehrgängige Schnecke oder eine solche mit unterbrochenem Schneckengang vorgesehen sein. Die letztgenannte Ausführungsform ist in Fig. 4 dargestellt, die eine    e    Schneckenwelle 4 mit vier voneinander getrennten Wendeln 13 zeigt. Dadurch werden zusätzlich partielle   Teilumwälzunigen    hervorgerufen. Die Abstände der einzelnen Wendeln 13 können gleich oder verschieden sein.



   Durch die Veränderung der Drehzahl der Schnecke kann man den Staudruck der Mahlkörper am Boden des Mahlbehälters beliebig verändern und dem jeweiligen Mahlgut und dessen Eigenschaften, weitgehend anpassen. Eine Lagerung des unteren Endes der Schneckenwelle 4 ist nicht erforderlich.



  Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der   Kühl-    mantel sich auch über den Boden des Behälters enstreckt.



   Nachdem das Mahlgut die Mahlzone, die Mahlkörper, die Reibflächen der Schnecke, die Schnekkenwelle und die Behälterinnenwand passiert hat und durch den Druck der Schnecke in Verbindung mit der Förderpumpe zwangsläufig nach oben befördert wonden ist, wird es über ein   Trennungssieb    6 abgeführt.



   Das Mahlgut kann in keiner Weise ausweichen,   sondern} muss dlie      Mahlzone,    die durch Fehlen des Soges u. dgl. keinerlei tote Räume aufweist,   vollstänr    dig passieren, auch wenn, die durch Erhöhung der Pumpenleistung entsprechend erhöht wird.



   Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher in der Innenwand eines zylindrischen Behälters 14 Ringnuten 15 und diese kreuzende senkrechte Nuten 16 und 17 vorgesehen sind. Diese senkrechten Nuten sind zwischen den aufeinander folgenden Ringnuten zueinander versetzt angeordnet. Die Schnecke ist in diesem Fall so ausgebildet, dass ihr Aussenrand bis an   d ! ie Innenwandl des Behälbers    14 reicht. Die Ringnuten 15 wirken als Sammelräume und die Masse wird vom Behälterboden durch die versetzt angeordneten Nutabschnitte 16 und 17 über die verschiedenen   Sammelringnuten    zum oberen Austrittsende des Mahlbehälters geführt.



   Die Zuführung des Materials in den Behälter kann auch senkrecht von unten oder von der Seite her tangential in der Strömungsrichtung erfolgen.



  Ferner kann Zufuhr durch die als Hohlwelle ausgebildete Schneckenwelle 4 erfolgen.



   Vorzugsweise ist in den Mahlgutzulauf ein Sicherheitsventil 12 eingebaut, welches in Fig. 6 in einer Ausführungsform als Rückschlagventil dargestellt ist. Dieses verhindert, dass bei Abschalten bzw.



  Aufhören des Pumpendruckes Mahlkörper in die Druck-bzw. Zulaufleitung gelangen und diese unter Umständen verstopfen können.



   Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Bereich des Siebes auf der Welle 4 eine tellerförmige Scheibe 21 ohne Durchbrüche angeordnet.



  Die Tellerscheibe ist an ihrem   äusseren    Rand 22 nach unten abgebogen und mittels einer Schraube 23 auf der Welle 4 befestigt. Nach Lösen der Schraube ist die Scheibe 21 beliebig in Achsrichtung verschiebbar und auswechselbar. Der Abstand zwischen dem   Aussenrand    22 der Scheibe 21 und der   Innen-    fläche des Siebes 6   übertrift    den Durchmesser der jeweils verwendeten, Mahlkörper um ein Mehrfaches.



  Die Grosse des Abstands kann, etwa im Bereich von 5 bis 100 mm liegen.



   Die Pfeile deuten den   Zwangsumlauf    der   Mahl-    körper   undt dés Mahigutas an.    Die auf der Welle 4 in  nerhalb    des Siebes 6 angeordnete Tellerscheibe 21 übt auch auf das oberhalb der Schnecke 1 befindliche Mahlgut einen Druck aus, so dass auch in diesem Bereich noch eine   Mahlwirkung    vorliegt und das Mahlgut und die Mahlkörper nicht ungehindert in den über der Scheibe 21 liegenden Bereich des Siebs gelangen können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum fortlaufenden Mahlen und Dispergieren von Stoffen in Flüssigkeiten zwecks Bil- dung von flüssigen bis pasteusen Massen unter Verwendung von Reibkörpern mit einem Durchmesser von etwa 0, 2 bis 5 mm, die mittels einer mit radialen Ansätzen versehenen senkrechten Welle in einem Behälter bewegt werden, in den die Stoffe unten ein treten und aus welchem sie unter Zurückhaltung der Reibkörper durch ein Sieb am oberen Ende austreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als Schnecke mit die Masse abwärts fördernden Schnek kengängen ausgebildet ist, die sich etwa bis in die Nähe des Behälterbodens erstrecken und an ihrem Umfang bis nahe an die Innenwand des Behälters reichen.

   UNTERANSPRUCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle als mehrgängige Schnecke ausgebildet ist.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckengänge Unterbrechungen aufweisen.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Aussenrand der Schnecke und der Innenwand des Behälters den Durchmesser der jeweils verwendeten Reibkörper um ein, Mehrfaches übertraffb.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teil der Schnecke nach unten konisch verläuft und die Innenwand des Behälters teils zylindrisch und teilweise entsprechend konisch gestaltet ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke und die Inuenw wand des Behälbes über ihre ganze Länge konisch ausgebildet sind.

   6. Vorrichtung nach Pabentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle nur am oberen Kopfende des Behälters gelagert ist.

   7. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenwand des Behäl- ters Führungsnuten für die aufsteigende Masse vorgesehen sind.

   8. Vorrichtung nach Patentanspruch uncY Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Füb- rungsnuten in der Nähe des Bodens durch eine Ringnut zusammengefasst sind.

   9. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umfangsrichtung verlan- fende Führungsnuten undt sich hliennit kreuzende an- steigende Führungsnuten vorgesehen sind.

   10. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang der Schneckengänge bis unmittelbar an die Behälterwand reicht.

   11. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung für das Ge misch etwa tangential zum Behälterboden einmündet.

   12. Vorrichtung nach Patenbanspruch und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu führleitung in eine am Behälterboden vorgesehene Ringnut einmündet.

   13. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle hohl ist und der Zufuhr der zu verarbeitenden Stoffe zum Boden des Behälters dient.

   14. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel des Behälters sich auch. über dessen Boden erstreckt.

   15. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle im Bereich des Siebes eine tellerförmige Scheibe angeordnet ist.

   16. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die tellerförmige Scheibe einen nach unten abgebogenen Aus- senrand hat.

   17. Vorrichtung nach Patentanspruchund Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die tellerförmige Scheibe auf der Welle in Achsrichtung verstellbar befestigt ist.

   18. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Aussenrand der tellerförmigen Scheibe und der Siebfläche den Durchmesser der jeweils verwendeten Reibkörper um ein Mehrfaches übertrifft.