CN108698000B - 用于混合尤其是分散的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于混合特别是分散的装置(1)包括带有至少一个入口(3)的壳体(2)和研磨室(13)。另外，研磨室(13)包括用于混合输入物料的第一处理区(4)和用于将所述混合物传递到出口(6)的第二处理区(5)以及用于分隔所述第一处理区与所述第二处理区的分隔装置(7)和用于在所述第一处理区(4)中混合特别是分散所述混合物的转动件(8)，其中所述物料可经所述至少一个入口(3)被引入到所述第一处理区(4)，其中所述转动件可由驱动轴(9)驱动。连接在上游的泵(10)可由所述驱动轴(9)可驱动，并且所述物料可借助所述泵(10)输送到所述第一处理区(4)中，并且所述第一处理区包括在1升至50升范围内、优选4升至12升、特别优选6升的分散体积。

Description

用于混合尤其是分散的装置和方法
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于混合尤其是分散的装置和方法。
背景技术
实际上，例如在涂料行业中，通常将预定量液体与预定量粉末状固体预混合作为规则颜料。这样的混合随后在必要时还在搅拌珠磨机中被进一步磨碎和分散。示例性的工业应用是涂料和油漆等的制造。
在传统的混合过程中，平均颜料尺寸当然分散在必要的范围内，但仍然存在不需要的过大尺寸物料。
在这里，术语混合理解为物料或物料流的融合，从而获得尽量均匀的组成，在本发明范围内，混合尤其用于制造分散体，即用于分散。术语分散体在此理解为由至少两种物质制成的异质混合物，这些物质没有相互溶解或化学键合，或仅部分地相互溶解或化学键合。在分散操作过程中，一种物质(分散相)尽量细小地分散到另一物质(分散介质或连续相)中，其中可采用研磨辅助介质应用其中。在搅拌珠磨机中，例如通常采用球形的研磨辅助介质。本发明尤其涉及制造悬浮液，即其中液体形成连续相而固体形成分散相的分散体。粉碎一般可以是团块分解成初级颗粒。但是，团块也可以在分散时被粉碎为初级颗粒。另外，团块可分散成较小团块。虽然在无研磨辅助介质的装置中，团块分解也可发生，就像可能在分散体或溶解体中那样，但是仍需要具有助磨剂的装置，比如具有球状助磨剂的研磨机来磨碎团块或晶体。广义上的团块在此也可以理解为较大的晶体结构或非晶结构。在团块、晶体结构或非晶结构粉碎的情况下，指的是真正磨碎。
一般的用于混合两种物料且尤其是一种液体和一种固体如粉末的装置通常包括壳体及在壳体内转动的转动件。借助至少一个供应管路，物料被送入壳体。在装置运行过程中，物料借助该转动件来混合且被送出壳体。
US6,029,853描述了一种分散装置和相关的方法。该分散装置包括分散腔室、至少一个搅拌圆盘、液体和待处理物料以及分散介质通过搅拌圆盘转动而借此被吸入的入口、出口以及分隔装置。该分隔装置设置在出口处。借助分隔装置，助磨剂从分散体中被分离出。
DE102010053 484公开了一种具有用于助磨剂的分隔装置的搅拌珠磨机，该分隔装置绕转动轴线布置。分隔装置由两个部件组成，一个部件是至少一个分隔装置，另一个部件是用于产生物料流的动态构件。该装置包括很小的动态间隙作为分隔装置，从而减小输送量。
发明内容
因此，本发明的目的是避免现有技术的缺点，特别是提供一种用于混合和分散的装置和方法，其允许高物料流通量，同时减小过大尺寸物料。
该目的通过根据独立权利要求的特征部分的用于混合的装置和方法来完成。
该目的尤其通过一种用于混合特别是分散物料的装置来实现，该装置包括带有至少一个入口的壳体以及研磨室。该研磨室包括用于混合输入物料的第一处理区，其中所述物料可通过该至少一个入口被引入该第一处理区。研磨室还包括用于将混合物递送至出口的第二处理区。该装置还包括用于将第一处理区与第二处理区分隔的分隔装置以及用于在第一处理区混合特别是将混合物分散的转动件，其中该转动件可被驱动轴所驱动。
连接在上游的泵可被该驱动轴所驱动，并且物料可借助该泵被输入到第一处理区中。
该泵优选包括单独的泵室，其相对于第一处理区被布置在上游。
泵转动件可以在该泵室内可旋转地布置。该泵转动件可以固定到该驱动轴，使得它与该轴一起旋转。
在此过程中，该泵室内没有助磨剂。该泵仅驱动待混合和/或待分散的混合物。
该泵室可以单独布置在泵壳体中，或者该泵室集成到包括研磨室的壳体中。
该泵室可包括入口和出口，其中该出口与第一处理区的入口流体连通。
该第一处理区包括在1至50升范围内的分散体积，优选地在4至12升之间，特别优选为6升。这样的装置允许每个分散体积的相对大的流通量，因此特别适合作为预分散阶段。
分散体积由第一处理区形成，分散助磨剂可以被引入其中。在优选方式下，物料被预先混合引入该装置的入口中。
此外，为了在研磨室中驱动泵和转动件，仅需要一个驱动器。因此，该装置能够以成本有效的方式生产。
该分隔装置可以是至少一个分隔间隙，优选地是至少一个动态分隔间隙。
通过使用动态分隔间隙，在第一和第二处理区之间不累积物料。因此，减少了堵塞的风险。
分隔间隙的尺寸可以在0.5毫米至3毫米之间，优选地在0.8毫米至1.5毫米之间，特别优选的是1毫米。
这样的分隔间隙能够阻挡大于分隔间隙尺寸的颗粒。特别地，在使用分散助磨剂的情况下，这样的分隔间隙可以阻挡大于所指定规格的分散助磨剂。
特别是带有搅拌工具的再循环容器和/或再循环管线可以被布置在该装置的出口和入口之间。
再循环已经分散的混合物导致颗粒尺寸减小，特别是参考过大尺寸物料的存在。
过大尺寸物料在此理解为固体颗粒的比例超过允许的固体单元或超过随后的精细分散装置的助磨剂分隔装置的槽宽。
分散助磨剂、特别是平均直径为1.5毫米-6毫米、优选3.0毫米的分散助磨剂可倾倒入或倒入第一处理区。
由于在第一处理区中的分散助磨剂，获得了最佳分散，并且由于使用相对大的分散助磨剂，特别是减少了过大尺寸物料并且保持了高流通量。
磨具可以在第一处理区中实现，该磨具被实现用于在混合物中产生用于分散所输入的物料的动态移动。
这样的磨具可以是突出到第一处理区中的圆盘或销或刀片。在这方面，磨具可以固定在固定件和/或转动件上。该磨具在混合物中产生移动，特别是在分散助磨剂中产生移动，从而实现最佳分散。
入口前面的主管线直径与分散体积之间的比可以在8至16毫米/升之间的范围内。
主管线直径指的是入口前面的管线，特别是收集物料的容器和入口之间的管线。在这方面，例如，较窄的管线直径可以在装置正前方的区域中存在，以免不必要地扩大装置。
在主管线直径和分散体积之间的这样的比率导致实现高流通量的可能性并且因此尽可能快地引导尽可能多的混合物通过该装置。
出口是可以连接到或连接到精细研磨阶段的入口。
因此，该装置用作预分散阶段，并且在这方面，尤其可以减小尺寸过大物料。进一步的平均颗粒尺寸的降低于是可以在随后的精细研磨阶段实现。因此，实现了颗粒的最佳分散，同时确保了高流通量。
此外，该目的通过一种方法实现，该方法以优选的方式在预先描述的装置中混合特别是分散，所述方法包括以下步骤：
-将至少两种物料特别是固体和液体引入特别是泵送到装置的研磨室中，其中该研磨室包括两个处理区，
-在研磨室的第一处理区中特别是借助分散助磨剂来混合物料特别是分散物料，其中该第一处理区包括分散体积，
-引导混合物通过特别是用于分隔分散助磨剂的分隔装置以进入第二处理区，
-引导混合物通过出口，其中每次混合物体积的流通量被引导通过出口，
-其中流通量与分散体积的比大于650升/(小时*升)，优选地在650升/(小时*升)至10,000升/(小时*升)之间的范围内，特别优选是2000升/(小时*升)。
这种方法允许具有小分散体积的高流通量，并因此导致快速分散和减小过大尺寸物料。
混合物可以特别是借助优选带有搅拌工具的再循环容器和/或再循环管线而至少部分地或不时地从出口再循环回到入口。
因此，确保了最佳分散。在这方面，收集容器可以布置在出口和入口之间。根据应用，该方法可用于连续模式或批量生产模式。
混合物可至少部分地或不时地从出口被引导到精细分散阶段的入口。
因此，过大尺寸物料首先减少，并且在精细分散阶段，如现有技术中已知的，平均颗粒尺寸减小到所需范围。
在精细分散阶段，分散体可以借助精细助磨剂进一步分散，其中精细助磨剂的平均直径小于分散助磨剂的平均直径。精细助磨剂的直径可以在0.03毫米至2.0毫米之间的范围内，特别是在0.05毫米至1.5毫米之间。
因此，在该过程结束时实现了最佳分散。
分隔装置可至少形成一间隙，该间隙在第一和第二处理区之间实现。
这样的分隔装置能够使分散体从第一处理区过渡到第二处理区。
分隔装置可包括第一间隙形成件和第二间隙形成件，其中这些间隙形成件包括开口，并且两个间隙形成件彼此相对移动，其中开口不重叠，从而产生动态分隔间隙。
由于这样的分隔装置而获得了高流通量，并且通过动态分隔间隙的独占存在降低了堵塞的风险。
分隔装置还可包括以下部件：
第一间隙形成件，且优选是转动件，其配属于第一处理区并且包括多个开口，
-第二间隙形成件，且优选是固定件，其配属于第二处理区且对应于第一间隙形成件，该第二间隙形成件包括多个开口，
-其中，至少其中一个间隙形成件且优选是转动件被构成为可相对于另一个间隙形成件绕转动轴线转动。
第一间隙形成件的开口和第二间隙形成件的开口布置成使得由输入物料构成的混合物可以通过两个间隙形成件中的开口从第一处理区被引导入第二处理区。
这样的装置导致高流通量而没有任何堵塞危险。
间隙形成件必须是可彼此相对转动的，因此这两个件还能可转动地构成。在此情况下，转速和/或转动方向必须是不同的。
优选地，这些间隙形成件中的开口布置成使得它们的开口并不重叠并且物料只能通过开口之间的间隙从第一间隙形成件的开口转移至第二间隙形成件的开口。在穿过间隙之后，这些开口应该允许大量物料流动，因而相比于间隙具有大的开口直径/开口横截面。
该间隙在这两个间隙形成件之间形成。第一间隙形成件中的开口的最小尺寸优选是两个间隙形成件之间的间隙的最大尺寸的至少3倍。此外，第二间隙形成件中的开口的最小尺寸也优选是两个间隙形成件之间的间隙的最大尺寸的至少3倍。对于第二间隙形成件包括环状间隙的实施例，环状间隙的尺寸显然必须基本上对应于所述间隙形成件之间的间隙的尺寸或者必须小于间隙形成件之间的间隙。在间隙形成件带有环状间隙的实施例中，通过大量的环状间隙获得高流通量。根据本发明的在第一间隙形成件与第二间隙形成件之间的间隙具有分隔功能。间隙的尺寸阻止了大于间隙的颗粒进入第二处理区。
在壳体和第一间隙形成件之间形成至少一个、优选两个、优选是动态的间隙。
因此，在壳体与第一间隙形成件之间也阻止过大元件的通过。尽管如此，不需要其它的分隔装置。
第一间隙形成件可以包围第二间隙形成件并且在两个件之间可以形成最大3毫米、优选1.0毫米且尤其优选0.5毫米的间隙。最小间隙具有0.1毫米的横向尺寸。
尤其在这两个间隙形成件之间形成间隙，间隙的最大伸展尺寸小于可倾倒入或被倾倒入该装置中的分散助磨剂的最小部分。优选地，该间隙最大是分散助磨剂的最小直径的一半。
在第一间隙形成件和/或壳体上可以设有多个磨具，该磨具设计用于混合或分散在第一处理区中引入的物料。
这种磨具可以是销或圆盘或其它已知的磨具实施例。
通过磨具提高分散效率。优选地，第一间隙形成件设计成转动件，因此利用在该转动件上的磨具产生输入物料和可能的分散助磨剂的移动，因此获得在第一处理区内的分散。第一间隙形成件可沿第一处理区的长度基本上完全延伸。
因此，大面积设有间隙，间隙不会堵塞甚至还获得高流通量。
分散助磨剂可以被倾倒入第一处理区中，可以通过所述间隙且尤其是动态间隙阻止分散助磨剂被送入第二处理区。
该动态间隙可以在第一间隙形成件与第二间隙形成件之间以及还在第一间隙形成件和壳体之间形成。因此，只有完全分散的物料进入第二处理区，并且间隙边缘处的移动意味着无法堵塞间隙。
优选地，在第一和第二处理区之间没有形成静止的分隔装置。
因此，该静止的分隔装置不会堵塞。静止的分隔装置是混合物所经过的开口边缘不移动的分隔装置。静止的分隔装置因此尤其是固定安装的筛。
或者，第二间隙形成件可以作为静止的分隔装置构成，其中该静止的分隔装置中的开口优选小于分散助磨剂的最小直径。该静止的分隔装置中的开口尤其最好通过环状间隙形成。
这样的静止的分隔装置相对于第二处理区阻止分散助磨剂以及过大尺寸颗粒。
两个间隙形成件可以呈圆柱形或圆锥形构成。
因此，可以同时获得从第一处理区进入第二处理区的大面积和高转动能量水平。
或者，可以想到以圆盘形式构成所述间隙形成件，其设置在第一与第二处理区之间。
在第一间隙形成件与第二间隙形成件之间的间隙可以具有平行于转动轴线构成的纵向尺寸。在圆盘形间隙形成件的情况下，该间隙可以基本上垂直于转动轴线构成。在间隙形成件是锥形的情况下，该间隙能相对于转动轴线以在1°至89°之间的角度构成。
因此，可以获得助磨剂的可靠分离，而不会有堵塞。
该间隙形成件的开口可以在第一处理区中在第一间隙形成件长度的至少50％、优选60％且尤其优选70％的长度上延伸。
因此，可以获得高流通量。
在此情况下，这种相对规格并非涉及开口的尺寸，而是涉及带有开口的区域。
此外，在第二间隙形成件的周面上的两个或更多的孔可通过槽、优选是铣削槽彼此相连。显然，所述槽不必与第一间隙形成件中的开口重叠。因此，可以产生大的流出体积并且混合物被快速排出到第二处理区。
该装置的壳体还可以包括泵壳体或者可与泵壳体相连，其在装置壳体上形成泵。泵壳体和装置壳体可以是一件式或多件式构成。在多件式结构的情况下，该泵壳体优选被法兰安装在装置壳体上。
在泵壳体内设有泵。
因此，所需的泵直接与混合装置相连，并且只需要控制装置和少量外部管线。
可以采用与用于驱动活动的间隙形成件和/或磨具的相同的轴来驱动所述泵。
这导致少量的零件，进而导致低的复杂度。
泵壳体包括泵入口和泵出口。
泵可以是离心泵、液环泵、侧流道泵或者容积泵例如像叶轮泵。
该混合物还可以被引导经过第一间隙形成件与装置壳体之间的一个或多个动态间隙。
因此，在壳体和装置之间设置动态的分隔装置，其没有堵塞且同时简化了装置的设计。
在第一处理区内的分散可以通过分散助磨剂和/或磨具获得。
磨具可以是圆盘或销或现有技术已知的类似磨具。分散助磨剂是有助于物料分散的坚硬的圆形或椭圆形体。该分散磨具通过在间隙形成件和/或壳体之间的这个/这些间隙保持。
所述分散可以通过分散助磨剂获得，该分散助磨剂的直径是作为横向尺寸的最大间隙的至少1.5倍、优选3倍、尤其优选10倍。
因此，分散助磨剂无法穿过间隙，且该间隙用作动态的分隔装置。
该混合物可以被引导经过第一间隙形成件中的至少4个、优选20个、尤其优选100个开口。该混合物还可以被引导经过第二间隙形成件中的至少4个、优选至少50个、尤其优选至少200个开口。因此，可以借助开口数量获得最佳的混合物的流通量。第二间隙形成件中的开口可以至少部分由孔构成。
此外，两个或更多的孔可以在周面上通过槽、优选是铣削槽彼此相连。显然，该槽不必与第一间隙形成件中的开口重叠。因此，可以产生大的流出体积且混合物被快速排出到第二处理区。
附图说明
通过附图在下面的实施例中更详细地解释本发明，其中：
图1示出了根据本发明的装置的截面图，
图2示出了根据图1的装置的截面图，
图3示出了根据本发明的装置的替代实施例的截面图，
图4示出了根据图3的装置的截面图，
图5示出了根据本发明的装置的另一替代实施例的截面图。
具体实施方式
图1和图2示出了根据本发明的装置1的截面图。装置1包括壳体2。待混合的物料可经入口3被引入研磨室13。研磨室13包括第一处理区4和第二处理区域5。第一处理区4具有基本上6升的分散体积。由驱动轴9旋转设定的磨具12被布置在第一处理区中的转动件8上。此外，在第一处理区4中构成静止的磨具。在第一处理区4和第二处理区5之间构成的由第一间隙形成件17和第二间隙形成件18组成的分隔装置7。在两个间隙形成件17、18之间构成分隔间隙，其特别是在第一处理区4中使用分散助磨剂时实现了在将混合物转移到第二处理区5之前的分散助磨剂分离。混合物经出口6从第二处理区5导出研磨室13。在根据图1的实施例中构成了再循环管线11，通过该再循环管线11将混合物从第二处理区域5经出口6通过泵10引导回到入口3中。再循环管线包括带有搅拌工具的再循环容器19。因此，可以实现尺寸过大物料的最佳减小。显然，混合物或混合物的一部分也可以有时或连续地经管线(未示出)进入精细分散阶段。泵10包括泵室20和泵转动件21。该泵转动件21布置在驱动轴9上。
在这种情况下，泵10是水环泵。物料或预混合物经泵入口15被引入泵10中，并从泵出口16泵出到装置1的入口3中。所示的实施例不具有任何分散助磨剂。但是，如果需要的话，显然可以将它们倒入。当使用分散助磨剂时，它们的平均直径在1.5毫米至5.0毫米之间，优选为3.00毫米。第一处理区4基本上沿第一间隙形成件17延伸。因此，可以实现高流通量。
图3和图4示出了类似于图1和图2的替代实施例。装置1包括带有入口3的壳体2。待混合的物料可通过入口3被引入研磨室13中。研磨室13包括第一处理区4和第二处理区5。第一处理区4具有基本上6升的分散体积。由驱动轴9旋转设定的磨具12被布置在第一处理区中的转动件8上。此外，在第一处理区4中构成静止的磨具。在第一处理区4和第二处理区5之间构成由第一间隙形成件17和第二间隙形成件18组成的分隔装置7。在两个间隙形成件17、18之间构成分隔间隙，其特别是在第一处理区4中使用分散助磨剂时实现了在将混合物转移到第二处理区5之前的分散助磨剂分离。混合物经出口6从第二处理区5导出研磨室13。代替如图1和图2所示的水环泵，在所述实施例中，侧通道泵被构成为泵10。物料或预混合物经泵入口15被引入泵10中并且从泵出口16泵出到装置1的入口3中。分散的混合物经出口6通过管线14被导入精细分散阶段。显然，根据图3的实施例也可以设置有再循环管线，其具有带有类似于图1的搅拌器(未示出)的再循环容器19。此外，混合物的再循环部分和混合物的导通部分可能通过管线14进入精细分散阶段和/或有时实施再循环并且随后仅将混合物通过管线14运送到精细分散阶段。
图5示出了装置1的替代实施例，其中分隔装置7和间隙形成件17、18仅在第一处理区4的部分区域上延伸。此外，具有圆盘形式的磨具12在第一处理区域4中被构成为孔。第一间隙形成件17是围绕第二间隙形成件18转动的转动件8。两个间隙形成元17、18分别包括开口。混合物从第一处理区4经分隔间隙形式的分隔装置7流入第二处理区5。此外，壳体2包括入口3和出口6。磨具12被布置在驱动轴9上。驱动轴9包括轴槽，第一间隙形成件的接合凸轮接合到该轴槽中。因此，第一间隙形成件17由与磨具相同的轴驱动。研磨室13包括第一处理区域4和第二处理区5。第一处理区4具有基本上6升的分散体积。

Claims (12)

1.一种用于混合的装置(1)，所述装置包括：
-壳体(2)，其带有至少一个入口(3)，
-研磨室(13)，
-用于混合输入物料的第一处理区(4)，其中所述物料能够经所述至少一个入口(3)被引入到所述第一处理区(4)，
-用于将所述混合物转移到出口(6)的第二处理区(5)，
-用于分隔所述第一处理区和所述第二处理区的分隔装置(7)，
-转动件(8)，其用于混合所述第一处理区(4)中的所述混合物，其中所述转动件能够被驱动轴(9)驱动，
其中，连接在上游的泵(10)能够被所述驱动轴(9)驱动，并且所述物料能够借助所述泵(10)被输送到所述第一处理区(4)中，并且所述第一处理区包括在1升至50升范围内的分散体积；
其特征在于，所述泵(10)包括带有出口(16)的泵室(20)，所述出口与所述第一处理区(4)的入口(3)流体连通，其中所述泵室(20)与所述第一处理区(4)分开设置或设置在所述第一处理区(4)的外侧。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，所述转动件被设计成用于分散在所述第一处理区(4)内的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于，所述分隔装置(7)是至少一个分隔间隙。
4.根据权利要求3所述的装置(1)，其中，所述分隔间隙是动态分隔间隙。
5.根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述分隔间隙的尺寸在0.5毫米和3毫米之间。
6.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，在所述出口(6)和所述入口(3)之间布置有再循环容器(19)和/或再循环管线(11)。
7.根据权利要求6所述的装置(1)，其中，所述装置包括带有搅拌工具的再循环容器(19)。
8.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，分散助磨剂能够被倾倒入第一处理区(4)或被倾倒入第一处理区(4)。
9.根据权利要求7所述的装置(1)，其中，分散助磨剂具有在1.5毫米至5.0毫米之间的平均直径。
10.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，被构造成用于在所述混合物中产生动态移动以便分散所输入物料的磨具(12)在所述第一处理区(4)中构成。
11.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，在入口(3)前面的主管线直径与分散体积之比在8至16毫米/升之间的范围内。
12.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述出口(6)可连接到或被连接到精细研磨阶段的入口。
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